JP2007281494A - Semiconductor integrated circuit device, and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the reliability of a semiconductor integrated circuit device having multiple kinds of field-effect transistors whose gate insulating films have different thicknesses. <P>SOLUTION: A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a first field effect transistor Q1 whose gate insulating film is formed on a first device forming region of the main surface of a semiconductor substrate and a second field effect transistor Q2 whose gate insulating film, which has a larger thickness than that of the gate insulating film of the first field effect transistor, is formed on a second device forming region of the main surface of the semiconductor substrate, comprises the steps of: forming thermal oxidation films on the first and second device forming regions of the main surface of the semiconductor substrate; forming a deposited film on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxidation films; removing the deposited film and the thermal oxidation film on the second device forming region; forming a thermal oxidation film on the second device forming region; and forming gate insulating films on the first and second device forming regions. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路装置に関し、特に、ゲート絶縁膜の膜厚が異なる複数種類の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a technique effective when applied to a semiconductor integrated circuit device having a plurality of types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses.

半導体メモリの高集積化を支えている技術の一つは素子分離である。64Mビットのランダムアクセスメモリ(以下、DRAMと略記)を初めとする0.25ミクロン技術を用いた半導体集積回路装置の素子分離では、従来のLOCOS(Local Oxidation Of Silicon)素子分離から、シリコン基板の素子分離領域に溝を形成し、この溝内に埋込絶縁膜を形成して素子形成領域間を絶縁分離する所謂溝型素子分離が本格的に採用されつつある。この溝型素子分離によれば、LOCOS素子分離において不可能であった0.3ミクロン以下の素子分離長が設計でき、メモリ集積度の大幅な向上が達成できる。   One of the technologies that support high integration of semiconductor memories is element isolation. In the element isolation of a semiconductor integrated circuit device using 0.25 micron technology such as a 64 Mbit random access memory (hereinafter abbreviated as DRAM), the conventional LOCOS (Local Oxidation Of Silicon) element isolation is different from that of a silicon substrate. So-called groove-type element isolation, in which a groove is formed in the element isolation region and a buried insulating film is formed in the groove to insulate and isolate the element formation regions, is being adopted in earnest. According to this groove type element isolation, it is possible to design an element isolation length of 0.3 microns or less, which was impossible in LOCOS element isolation, and to achieve a significant improvement in memory integration.

一方、低電圧・低消費電力化といった従来からの市場ニーズに加えて、PDA(Personal Digital Assistants)や電子スチールカメラなどの携帯機器の急速な浸透により、従来は異なるチップ上に形成されてきた素子を同時にオンチップ化する要求が強まってきた。その一例として、フラッシュメモリを内蔵したマイクロコンピュータや、中容量のDRAMを内蔵したマイクロコンピュータ等が製品化されている。   On the other hand, due to the rapid penetration of portable devices such as PDA (Personal Digital Assistants) and electronic still cameras, in addition to conventional market needs such as low voltage and low power consumption, devices that have been conventionally formed on different chips At the same time, there is a growing demand for on-chip integration. As an example, a microcomputer incorporating a flash memory, a microcomputer incorporating a medium capacity DRAM, and the like have been commercialized.

異なる機能のデバイスを混載したこれらの半導体集積回路装置には、動作電圧の異なる複数種類の電界効果トランジスタが搭載されている。例えば、フラッシュメモリへの情報の書き込み・消去動作は15〜20[V]の高電圧が必要であるため、周辺回路の一部にはその電圧印加に耐える15〜25[nm]の厚さのゲート絶縁膜を有する電界効果トランジスタが使用される。また、通常の3.3[V]で動作するマイクロコンピュータの論理回路部には、7〜10[nm]の厚さのゲート絶縁膜を有する電界効果トランジスタが使用される。更に、最近の0.25ミクロン技術によるフラッシュメモリ内蔵マイクロコンピュータにおいては、1.8[V]程度の低電源電圧で高速動作を実現するため、論理回路部に4〜5[nm]の厚さのゲート絶縁膜を有する電界効果トランジスタが使用されており、入出力部を3.3[V]でも対応可能とする場合には、結果的に3水準、4〜5[nm]厚のゲート絶縁膜(1.8[V]用)、7〜10[nm]厚のゲート絶縁膜(3.3[V]用)、及び15〜25[nm]厚のゲート絶縁膜(フラッシュメモリ用)を形成する必要がある。   In these semiconductor integrated circuit devices in which devices having different functions are mixedly mounted, a plurality of types of field effect transistors having different operating voltages are mounted. For example, since a high voltage of 15 to 20 [V] is necessary for writing / erasing information to / from a flash memory, a part of the peripheral circuit has a thickness of 15 to 25 [nm] that can withstand the voltage application. A field effect transistor having a gate insulating film is used. A field effect transistor having a gate insulating film with a thickness of 7 to 10 [nm] is used in a logic circuit portion of a microcomputer that operates at a normal 3.3 [V]. Furthermore, in recent microcomputers with built-in flash memory using 0.25 micron technology, in order to realize high-speed operation with a low power supply voltage of about 1.8 [V], the thickness of the logic circuit section is 4 to 5 [nm]. When the field effect transistor having the gate insulating film is used and the input / output part can be adapted to 3.3 [V], the gate insulating film having a thickness of 3 levels and 4 to 5 [nm] is obtained as a result. A film (for 1.8 [V]), a gate insulating film having a thickness of 7 to 10 [nm] (for 3.3 [V]), and a gate insulating film having a thickness of 15 to 25 [nm] (for a flash memory) Need to form.

前述の溝型素子分離で絶縁分離されたシリコン基板の二つの素子形成領域上に厚さが異なる二種類のゲート絶縁膜を従来技術で作り分けた場合の問題点を図40乃至図46を用いて説明する。図40乃至図44は従来技術を説明するための断面図であり、図40乃至図42は電界効果トランジスタのゲート長方向に沿う断面図であり、図43及び図44は電界効果トランジスタのゲート幅方向に沿う断面図である。図45は溝型素子分離におけるキャパシタの耐圧分布とLOCOS素子分離におけるキャパシタの耐圧分布とを比較した図である。図46は溝型素子分離における電界効果トランジスタのサブシュレッシュ特性とLOCOS素子分離における電界効果トランジスタのサブシュレッシュ特性とを比較した図である。図45において、横軸はキャパシタゲート印加電圧であり、縦軸は累積不良数である。図46において、横軸はゲート電圧であり、縦軸はドレイン電流である。   The problems in the case where two types of gate insulating films having different thicknesses are separately formed on the two element forming regions of the silicon substrate insulated and isolated by the above-described trench type element separation are shown in FIGS. I will explain. 40 to 44 are cross-sectional views for explaining the prior art, FIGS. 40 to 42 are cross-sectional views along the gate length direction of the field effect transistor, and FIGS. 43 and 44 are the gate widths of the field effect transistor. It is sectional drawing which follows a direction. FIG. 45 is a diagram comparing the breakdown voltage distribution of the capacitor in the trench type element isolation and the breakdown voltage distribution of the capacitor in the LOCOS element isolation. FIG. 46 is a diagram comparing the sub-shresh characteristics of a field effect transistor in trench element isolation and the sub-shresh characteristics of a field effect transistor in LOCOS element isolation. In FIG. 45, the horizontal axis represents the capacitor gate applied voltage, and the vertical axis represents the cumulative number of defects. In FIG. 46, the horizontal axis represents the gate voltage, and the vertical axis represents the drain current.

まず、図40(A)に示すように、シリコン基板151の主面の素子分離領域に第1の素子形成領域、第2の素子形成領域の夫々の周囲を規定する溝152を形成し、その後、前記溝152内に酸化珪素膜からなる埋込絶縁膜153を形成して溝型素子分離を行い、その後、前記第1の素子形成領域上及び前記第2の素子形成領域上に不純物導入用のバッファ絶縁膜154を形成し、その後、前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々の表層部に電界効果トランジスタのしきい値電圧を制御するためのチャネルインプラ層155A、155Bの夫々を形成する。   First, as shown in FIG. 40A, a groove 152 that defines the periphery of each of the first element formation region and the second element formation region is formed in the element isolation region of the main surface of the silicon substrate 151, and then Then, a buried insulating film 153 made of a silicon oxide film is formed in the trench 152 to perform trench type element isolation, and then, for introducing impurities into the first element forming region and the second element forming region. A channel insulating layer 155A for controlling a threshold voltage of a field effect transistor on each surface layer portion of the first element formation region and the second element formation region, Each of 155B is formed.

次に、前記バッファ絶縁膜154を除去した後、熱酸化処理を施し、図40(B)に示すように、前記第1の素子形成領域上及び前記第2の素子形成領域上に20[nm]程度の厚さの熱酸化(SiO)膜からなるゲート絶縁膜156を形成する。 Next, after removing the buffer insulating film 154, a thermal oxidation process is performed, and as shown in FIG. 40B, 20 [nm] is formed on the first element formation region and the second element formation region. A gate insulating film 156 made of a thermal oxidation (SiO 2 ) film having a thickness of about 1 is formed.

次に、前記第1の素子形成領域上を覆い、前記第2の素子形成領域上が開口されたマスク157をフォトリソグラフィ技術を用いて形成する。   Next, a mask 157 that covers the first element formation region and has an opening on the second element formation region is formed using a photolithography technique.

次に、前記マスク157をエッチングマスクとして使用し、図41(C)に示すように、前記第2の素子形成領域上のゲート絶縁膜156をフッ酸水溶液を用いたウエットエッチング法で除去する。   Next, using the mask 157 as an etching mask, as shown in FIG. 41C, the gate insulating film 156 on the second element formation region is removed by a wet etching method using a hydrofluoric acid aqueous solution.

次に、前記マスク157を除去した後、熱酸化処理を施し、図41(D)に示すように、前記第2の素子形成領域上に5[nm]程度の厚さの熱酸化(SiO)膜からなるゲート絶縁膜158を形成する。この工程により、溝型素子分離で絶縁分離された第1の素子形成領域上、第2の素子形成領域上の夫々に、厚さが異なるゲート絶縁膜156、ゲート絶縁膜158の夫々を作り分けることができる。 Next, after removing the mask 157, thermal oxidation treatment is performed, and as shown in FIG. 41D, thermal oxidation (SiO 2 ) having a thickness of about 5 nm is formed on the second element formation region. ) A gate insulating film 158 made of a film is formed. By this step, the gate insulating film 156 and the gate insulating film 158 having different thicknesses are separately formed on the first element formation region and the second element formation region, which are insulated and separated by the trench type element separation. be able to.

次に、前記第1の素子形成領域上、前記第2の素子形成領域上の夫々に不純物が導入された多結晶珪素膜からなるゲート電極159を形成し、その後、前記第1の素子形成領域の表層部にソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域160を形成し、その後、前記第2の素子形成領域の表層部にソース領域及びドレイン領域である一対の半導体領域161を形成することにより、図42に示すように、ゲート絶縁膜の厚さが異なる電界効果トランジスタQ12及び電界効果トランジスタQ13が形成される。なお、電界効果トランジスタQ12、Q13の夫々のゲート電極159は、図43及び図44に示すように、ゲート幅方向の両端部が埋込絶縁膜153上に引き出された形状で形成される。   Next, a gate electrode 159 made of a polycrystalline silicon film into which an impurity is introduced is formed on each of the first element formation region and the second element formation region, and then, the first element formation region By forming a pair of semiconductor regions 160 as source and drain regions in the surface layer portion of the semiconductor device, and then forming a pair of semiconductor regions 161 as source and drain regions in the surface layer portion of the second element formation region. 42, field effect transistors Q12 and Q13 having different gate insulating film thicknesses are formed. The gate electrodes 159 of the field effect transistors Q12 and Q13 are formed in a shape in which both ends in the gate width direction are drawn out on the buried insulating film 153 as shown in FIGS.

前述の従来技術によるゲート絶縁膜の作り分けでは、第2の素子形成領域上に形成されたゲート絶縁膜156をウエットエッチング法で除去する際、図41(C)に示すように、溝152内に埋め込まれた埋込絶縁膜153も同時にエッチングされるため、第2の素子形成領域と素子分離領域との間の素子分離領域端部において、第2の素子形成領域の側面を露出する断差が発生する。本発明者等の実験によれば、第2の素子形成領域上に形成したゲート絶縁膜の厚さ4.5[nm]に対して25[nm]の段差が発生した。この段差に起因する二つの大きな問題点がある。   In the conventional gate insulating film formation according to the above-described prior art, when the gate insulating film 156 formed on the second element formation region is removed by the wet etching method, as shown in FIG. Since the buried insulating film 153 buried in the trench is also etched at the same time, a gap that exposes the side surface of the second element formation region at the end of the element isolation region between the second element formation region and the element isolation region. Occurs. According to the experiments by the present inventors, a step of 25 [nm] occurred with respect to the thickness of 4.5 [nm] of the gate insulating film formed on the second element formation region. There are two major problems due to this step.

第1点は、段差部での機械的応力集中が原因となって、第2の素子形成領域と素子分離領域との間の素子分離領域端部において、図44中の矢印162で示すようなゲート絶縁膜158の薄膜化が発生し、結果としてゲート絶縁膜158の信頼度が劣化する問題である。図45に示すように、溝型素子分離では5〜10%の耐圧劣化が見られた。   The first point is due to the concentration of mechanical stress at the stepped portion, and at the end of the element isolation region between the second element formation region and the element isolation region, as indicated by an arrow 162 in FIG. This is a problem that the gate insulating film 158 is thinned and the reliability of the gate insulating film 158 is deteriorated as a result. As shown in FIG. 45, 5 to 10% breakdown voltage deterioration was observed in the trench type element isolation.

第2点は、図44中の矢印163で示すように、第2の素子形成領域の側面の段差底部付近におけるチャネルインプラ濃度が平坦部のチャネルインプラ層155Bと比較して低下することから、電界効果トランジスタQ13の特性が変動する問題である。図46に示すように、溝型素子分離では、通称キンクと呼ばれている電圧−電流特性が途中で変化する現象が見られ、結果的に電界効果トランジスタQ13のしきい値電圧の低下と、そのバラツキが問題となる。   The second point is that, as indicated by an arrow 163 in FIG. 44, the channel implantation concentration in the vicinity of the bottom of the step on the side surface of the second element formation region is lower than the channel implantation layer 155B in the flat portion. This is a problem that the characteristics of the effect transistor Q13 fluctuate. As shown in FIG. 46, in the trench type element isolation, a phenomenon in which voltage-current characteristics commonly called kink change in the middle is seen, resulting in a decrease in threshold voltage of the field effect transistor Q13, The variation becomes a problem.

本発明の目的は、ゲート絶縁膜の厚さが異なる複数種類の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置の信頼性を高めることが可能な技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the reliability of a semiconductor integrated circuit device having a plurality of types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、前記半導体基板の主面の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成し、その後、前記熱酸化膜上を含む前記半導体基板の主面上に堆積膜を形成し、その後、前記第2の素子形成領域上の前記堆積膜及び前記熱酸化膜を除去し、その後、前記第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成して、前記第1の素子形成領域上、前記第2の素子形成領域上の夫々にゲート絶縁膜を形成する工程を備える。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region on a main surface of a semiconductor substrate, and the first field effect on a second element formation region on a main surface of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a second field effect transistor having a gate insulating film formed with a thickness smaller than that of a transistor gate insulating film, wherein the first element is formed on the main surface of the semiconductor substrate. Forming a thermal oxide film on the region and the second element formation region; then, forming a deposited film on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxide film; and then forming the second element formation region The deposited film and the thermal oxide film on the top are removed, and then a thermal oxide film is formed on the second element formation region, and then on the first element formation region and the second element formation region. Forming a gate insulating film on each of the

前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々は、前記半導体基板の主面の素子分離領域に形成された溝及びこの溝内に埋め込まれた埋込絶縁膜によって絶縁分離されている。   Each of the first element formation region and the second element formation region is insulated and isolated by a groove formed in an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate and a buried insulating film embedded in the groove. ing.

上述した手段によれば、第2の素子形成領域上に形成された堆積膜及び熱酸化膜を除去する際、埋込絶縁膜は堆積膜で覆われており、堆積膜が除去されるまで埋込絶縁膜はエッチングされないので、堆積膜9の厚さに相当する分、埋込絶縁膜のエッチング量を低減できる。従って、第2の素子形成領域と素子分離領域との間の素子分離領域端部に発生する段差を緩和でき、段差に起因する電界効果トランジスタのゲート耐圧の劣化及び特性変動を回避できる。この結果、半導体集積回路装置の信頼性を高めることができる。   According to the above-described means, when removing the deposited film and the thermal oxide film formed on the second element formation region, the buried insulating film is covered with the deposited film and is buried until the deposited film is removed. Since the buried insulating film is not etched, the etching amount of the buried insulating film can be reduced by an amount corresponding to the thickness of the deposited film 9. Therefore, the step generated at the end of the element isolation region between the second element formation region and the element isolation region can be alleviated, and deterioration of the gate breakdown voltage and characteristic variation of the field effect transistor due to the step can be avoided. As a result, the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

また、第1の素子形成領域上に形成されるゲート絶縁膜の厚さに対して堆積膜の厚さが占める割合を大きくするに従って、第2の素子形成領域上に形成される熱酸化膜の厚さが薄くなるので、埋込絶縁膜のエッチング量を低減できる。埋込絶縁膜のエッチング量は熱酸化膜の厚さに比例して増加する。   Further, as the ratio of the thickness of the deposited film to the thickness of the gate insulating film formed on the first element formation region is increased, the thermal oxide film formed on the second element formation region is increased. Since the thickness is reduced, the etching amount of the buried insulating film can be reduced. The etching amount of the buried insulating film increases in proportion to the thickness of the thermal oxide film.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
ゲート絶縁膜の厚さが異なる複数種類の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置の信頼性を高めることができる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
The reliability of a semiconductor integrated circuit device having a plurality of types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses can be improved.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
(実施形態1)
本実施形態は、ゲート絶縁膜の厚さが異なる二種類の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置に本発明を適用した例について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment of the invention, and the repetitive description thereof is omitted.
(Embodiment 1)
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having two types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses will be described.

図1は本発明の実施形態1である半導体集積回路装置に搭載された二種類の電界効果トランジスタの構成を示す模式的平面図であり、図2は図1に示すA−A線の位置で切った断面図であり、図3は図1に示すB−B線の位置で切った断面図であり、図4は図1に示すC−C線の位置で切った断面図である。なお、図1において、図を見易くするため、後述する層間絶縁膜19、配線20等は図示を省略している。   FIG. 1 is a schematic plan view showing the configuration of two types of field effect transistors mounted on a semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is at the position of the AA line shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. In FIG. 1, the interlayer insulating film 19, the wiring 20, and the like, which will be described later, are not shown for easy viewing.

図1及び図2に示すように、本実施形態の半導体集積回路装置は、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板1を主体とする構成になっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor integrated circuit device according to the present embodiment is configured mainly by a p-type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon.

前記p型半導体基板1の主面には複数の素子形成領域が形成されている。複数の素子形成領域の夫々は、p型半導体基板1の主面の素子分離領域に形成された溝4及びこの溝4内に埋め込まれた埋込絶縁膜5によって周囲を規定され、互いに絶縁分離されている。   A plurality of element formation regions are formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. Each of the plurality of element formation regions is defined by a groove 4 formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 and a buried insulating film 5 embedded in the groove 4 so as to be insulated from each other. Has been.

前記複数の素子形成領域のうち、第1の素子形成領域にはn型ウエル領域7が形成され、第2の素子形成領域にはp型ウエル領域6が形成されている。   Of the plurality of element formation regions, an n-type well region 7 is formed in the first element formation region, and a p-type well region 6 is formed in the second element formation region.

前記半導体基板の主面の第1の素子形成領域には、pチャネル導電型の電界効果トランジスタQ1が構成されている。この電界効果トランジスタQ1は、例えばpチャネル型MISFET(Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)で構成され、主に、しきい値電圧を制御するためのチャネルインプラ層C1、ゲート絶縁膜10、ゲート電極12、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域14及び一対のp型半導体領域17で構成されている。   A p-channel conductivity type field effect transistor Q1 is formed in the first element formation region of the main surface of the semiconductor substrate. The field effect transistor Q1 is formed of, for example, a p-channel type MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor), and mainly includes a channel implantation layer C1 for controlling a threshold voltage, a gate insulating film 10, a gate electrode 12, The source region and the drain region are a pair of p-type semiconductor regions 14 and a pair of p-type semiconductor regions 17.

前記電界効果トランジスタQ1において、チャネルインプラ層C1は、チャネル形成領域であるn型ウエル領域7の表層部に形成されている。ゲート絶縁膜10はn型ウエル領域7上に形成され、ゲート電極12はゲート絶縁膜10上に形成されている。このゲート電極12は抵抗値を低減する不純物が導入された多結晶珪素膜で形成されている。一対のp型半導体領域14はnウエル領域7の表層部に形成されている。この一対のp型半導体領域14はゲート電極12に対して自己整合で導入された不純物によって構成されている。一対のp型半導体領域17は一対のp型半導体領域14の表層部に形成されている。この一対のp型半導体領域17は、ゲート電極12のゲート長方向の側面側に形成されたサイドウォールスペーサ16に対して自己整合で導入された不純物によって構成され、一対のp型半導体領域14に比べて高不純物濃度に設定されている。   In the field effect transistor Q1, the channel implantation layer C1 is formed in the surface layer portion of the n-type well region 7 which is a channel formation region. The gate insulating film 10 is formed on the n-type well region 7, and the gate electrode 12 is formed on the gate insulating film 10. The gate electrode 12 is formed of a polycrystalline silicon film into which an impurity for reducing the resistance value is introduced. The pair of p-type semiconductor regions 14 are formed in the surface layer portion of the n-well region 7. The pair of p-type semiconductor regions 14 is composed of impurities introduced in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 12. The pair of p-type semiconductor regions 17 is formed in the surface layer portion of the pair of p-type semiconductor regions 14. The pair of p-type semiconductor regions 17 is composed of impurities introduced in a self-aligned manner with respect to the sidewall spacers 16 formed on the side surfaces of the gate electrode 12 in the gate length direction. Compared to a higher impurity concentration.

前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域には、nチャネル導電型の電界効果トランジスタQ2が構成されている。この電界効果トランジスタQ2は、例えばnチャネル型MISFETで構成され、主に、しきい値電圧を制御するためのチャネルインプラ層C2、ゲート絶縁膜11、ゲート電極12、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域15及び一対のn型半導体領域18で構成されている。   In the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1, an n-channel conductivity type field effect transistor Q2 is formed. The field effect transistor Q2 is composed of, for example, an n-channel MISFET and mainly includes a channel implantation layer C2, a gate insulating film 11, a gate electrode 12, a source region and a drain region for controlling a threshold voltage. N-type semiconductor region 15 and a pair of n-type semiconductor regions 18.

前記電界効果トランジスタQ2において、しきい値電圧制御層C2は、チャネル形成領域であるp型ウエル領域6の表層部に形成されている。ゲート絶縁膜11はp型ウエル領域6上に形成され、ゲート電極12はゲート絶縁膜11上に形成されている。このゲート電極12は抵抗値を低減する不純物が導入された多結晶珪素膜で形成されている。一対のn型半導体領域15はpウエル領域6の表層部に形成されている。この一対のn型半導体領域15はゲート電極12に対して自己整合で導入された不純物で構成されている。一対のn型半導体領域18は一対のn型半導体領域16の表層部に形成されている。この一対のn型半導体領域18は、ゲート電極12のゲート長方向の側面側に形成されたサイドウォールスペーサ16に対して自己整合で導入された不純物によって構成され、一対のn型半導体領域15に比べて高不純物濃度に設定されている。   In the field effect transistor Q2, the threshold voltage control layer C2 is formed in the surface layer portion of the p-type well region 6 which is a channel formation region. The gate insulating film 11 is formed on the p-type well region 6, and the gate electrode 12 is formed on the gate insulating film 11. The gate electrode 12 is formed of a polycrystalline silicon film into which an impurity for reducing the resistance value is introduced. The pair of n-type semiconductor regions 15 is formed in the surface layer portion of the p-well region 6. The pair of n-type semiconductor regions 15 is composed of impurities introduced in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 12. The pair of n-type semiconductor regions 18 is formed in the surface layer portion of the pair of n-type semiconductor regions 16. The pair of n-type semiconductor regions 18 is composed of impurities introduced by self-alignment with respect to the sidewall spacers 16 formed on the side surfaces of the gate electrode 12 in the gate length direction. Compared to a higher impurity concentration.

前記電界効果トランジスタQ1は、例えば動作電圧が15[V]に設定され、ゲート絶縁膜10の厚さが20[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜10は、3[nm]程度の厚さの熱酸化膜8及び17[nm]程度の厚さの堆積膜9で形成されている。熱酸化膜8は、p型半導体基板1の主面を酸化して形成した酸化珪素膜で形成されている。堆積膜9は、化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法を用いて熱酸化膜8上に形成した酸化珪素膜で形成されている。   In the field effect transistor Q1, for example, the operating voltage is set to 15 [V], and the thickness of the gate insulating film 10 is set to about 20 [nm]. The gate insulating film 10 is formed of a thermal oxide film 8 having a thickness of about 3 [nm] and a deposited film 9 having a thickness of about 17 [nm]. Thermal oxide film 8 is formed of a silicon oxide film formed by oxidizing the main surface of p-type semiconductor substrate 1. The deposited film 9 is formed of a silicon oxide film formed on the thermal oxide film 8 by using a chemical vapor deposition (CVD) method.

前記電界効果トランジスタQ2は、例えば動作電位が1.8[V]に設定され、ゲート絶縁膜11の厚さが5[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜11は、ゲート絶縁膜10と異なり、熱酸化膜で形成されている。この熱酸化膜は、p型半導体基板1の主面を酸化して形成した酸化珪素膜で形成されている。   In the field effect transistor Q2, for example, the operating potential is set to 1.8 [V], and the thickness of the gate insulating film 11 is set to about 5 [nm]. Unlike the gate insulating film 10, the gate insulating film 11 is formed of a thermal oxide film. This thermal oxide film is formed of a silicon oxide film formed by oxidizing the main surface of the p-type semiconductor substrate 1.

このように、電界効果トランジスタQ1のゲート絶縁膜10は、電界効果トランジスタQ2のゲート絶縁膜11よりも厚い膜厚で構成されている。また、電界効果トランジスタQ1に印加される電界強度は、電界効果トランジスタQ2のゲート絶縁膜11に印加される電界強度よりも高くなるように構成されている。   As described above, the gate insulating film 10 of the field effect transistor Q1 is formed with a film thickness larger than that of the gate insulating film 11 of the field effect transistor Q2. Further, the field strength applied to the field effect transistor Q1 is configured to be higher than the field strength applied to the gate insulating film 11 of the field effect transistor Q2.

前記電界効果トランジスタQ1のソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域17の夫々には、層間絶縁膜19に形成された接続孔を通して第1層目の金属配線20が電気的に接続されている。前記電界効果トランジスタQ2のソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域18の夫々には、層間絶縁膜19に形成された接続孔を通して第1層目の金属配線20が電気的に接続されている。   A first-layer metal wiring 20 is electrically connected to each of the pair of p-type semiconductor regions 17 which are the source region and the drain region of the field effect transistor Q1 through a connection hole formed in the interlayer insulating film 19. ing. A first-layer metal wiring 20 is electrically connected to each of the pair of n-type semiconductor regions 18 which are a source region and a drain region of the field effect transistor Q2 through a connection hole formed in the interlayer insulating film 19. ing.

前記電界効果トランジスタQ1のゲート電極12は、図3に示すように、ゲート幅方向における両端部が埋込絶縁膜5上に引き出され、一方の端部側には層間絶縁膜19に形成された接続孔を通して第1層目の金属配線20が電気的に接続されている。前記電界効果トランジスタQ2のゲート電極12は、図4に示すように、ゲート幅方向における両端部が埋込絶縁膜5上に引き出され、一方の端部側には層間絶縁膜19に形成された接続孔を通して金属配線20が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 3, the gate electrode 12 of the field effect transistor Q1 is formed on the buried insulating film 5 at both ends in the gate width direction, and is formed on the interlayer insulating film 19 on one end side. The first-layer metal wiring 20 is electrically connected through the connection hole. As shown in FIG. 4, the gate electrode 12 of the field effect transistor Q2 is formed on the buried insulating film 5 at both ends in the gate width direction, and is formed on the interlayer insulating film 19 on one end side. The metal wiring 20 is electrically connected through the connection hole.

次に、前記半導体集積回路装置の製造方法について、図5乃至図14(製造方法を説明するための断面図)を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS. 5 to 14 (cross-sectional views for explaining the manufacturing method).

まず、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板1を用意する。このp型半導体基板1は10[Ωcm]の抵抗率で形成されている。   First, a p-type semiconductor substrate 1 made of, for example, single crystal silicon is prepared. The p-type semiconductor substrate 1 is formed with a resistivity of 10 [Ωcm].

次に、熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面上の全面に酸化珪素膜2Aを形成する。   Next, a thermal oxidation process is performed to form a silicon oxide film 2 </ b> A on the entire main surface of the p-type semiconductor substrate 1.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域及び第2の素子形成領域と対向する前記酸化珪素膜2A上の領域に窒化珪素膜からなるマスク3を選択的に形成する。ここまでの工程を図5に示す。   Next, a mask 3 made of a silicon nitride film is selectively formed in a region on the silicon oxide film 2A facing the first element forming region and the second element forming region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. To do. The steps up to here are shown in FIG.

次に、前記マスク3をエッチングマスクとして使用し、酸化珪素膜2A及びp型半導体基板1の主面の素子分離領域にエッチング処理を施して、第1の素子形成領域、第2の素子形成領域の夫々の周囲を規定する溝4を形成する。エッチング処理は、例えばRIE(Reactive Ion Etching)等の異方性ドライエッチングで行う。溝4は0.3[μm]程度の深さで形成する。ここまでの工程を図6に示す。   Next, using the mask 3 as an etching mask, the element isolation region on the main surface of the silicon oxide film 2A and the p-type semiconductor substrate 1 is subjected to an etching process, whereby a first element formation region and a second element formation region Grooves 4 that define the perimeter of each are formed. The etching process is performed by anisotropic dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching). The groove 4 is formed with a depth of about 0.3 [μm]. The steps up to here are shown in FIG.

次に、熱酸化処理を施し、前記溝4の内面を酸化して酸化珪素膜(図示せず)を形成する。この熱酸化処理は、溝4の加工時において生じた結晶欠陥を除去する目的で行う。   Next, a thermal oxidation process is performed to oxidize the inner surface of the groove 4 to form a silicon oxide film (not shown). This thermal oxidation treatment is performed for the purpose of removing crystal defects generated during the processing of the grooves 4.

次に、前記溝4を埋め込むように前記p型半導体基板1上の全面に酸化珪素膜5Aを減圧化学気相成長(LPCVD:Low Pressure CVD)法で形成する。ここまでの工程を図7に示す。   Next, a silicon oxide film 5A is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1 so as to fill the trench 4 by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method. The steps up to here are shown in FIG.

次に、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法を使用し、前記p型半導体基板1の主面上の酸化珪素膜5Aを除去して、前記溝4内に埋込絶縁膜5を形成する。この工程において、前記マスク3は化学的機械研磨時のストッパとして使用される。   Next, by using a chemical mechanical polishing (CMP) method, the silicon oxide film 5A on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 is removed, and the buried insulating film 5 is formed in the trench 4. Form. In this step, the mask 3 is used as a stopper during chemical mechanical polishing.

次に、埋込絶縁膜5を緻密化するための熱処理を施す。この熱処理は、例えば酸化性の雰囲気又は不活性ガスの雰囲気で行う。この緻密化により、埋込絶縁膜5のエッチングレートは熱酸化膜のエッチングレートに近づく。   Next, a heat treatment for densifying the buried insulating film 5 is performed. This heat treatment is performed, for example, in an oxidizing atmosphere or an inert gas atmosphere. By this densification, the etching rate of the buried insulating film 5 approaches the etching rate of the thermal oxide film.

次に、熱リン酸液を用いたウエットエッチング法で前記マスク3を除去し、その後、フッ酸水溶液を用いたウエットエッチング法で前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に残存する酸化珪素膜2Aを除去する。この工程により、第1の素子形成領域、第2の素子形成領域の夫々は、p型半導体基板1の主面の素子分離領域に形成された溝4及びこの溝4内に埋め込まれた埋込絶縁膜5によって絶縁分離(電気的に分離)される。   Next, the mask 3 is removed by a wet etching method using a hot phosphoric acid solution, and then on the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by a wet etching method using a hydrofluoric acid aqueous solution. Then, the silicon oxide film 2A remaining on the second element formation region is removed. Through this process, each of the first element formation region and the second element formation region includes the groove 4 formed in the element isolation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 and the buried portion embedded in the groove 4. The insulating film 5 is insulated and separated (electrically separated).

次に、例えば熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に10[nm]程度の厚さの酸化珪素膜からなる不純物導入用のバッファ絶縁膜2Bを形成する。   Next, for example, a thermal oxidation process is performed, and a silicon oxide film having a thickness of about 10 [nm] is formed on the first element formation region and the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. A buffer insulating film 2B for introducing impurities is formed.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域に不純物(例えばボロン)をイオン打込み法で選択的に導入してp型ウエル領域6を形成し、その後、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域に不純物(例えば燐)をイオン打込み法で選択的に導入してn型ウエル領域7を形成する。ここまでの工程を図8に示す。   Next, an impurity (for example, boron) is selectively introduced into the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by ion implantation to form the p-type well region 6, and then the p-type An n-type well region 7 is formed by selectively introducing an impurity (for example, phosphorus) into the first element formation region on the main surface of the semiconductor substrate 1 by ion implantation. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記p型ウエル領域6の表層部に不純物をイオン打込み法で選択的に導入して、しきい値電圧を制御するためのチャネルインプラ層C2を形成し、その後、前記n型ウエル領域7の表層部に不純物をイオン打込み法で選択的に導入して、しきい値圧を制御するためのチャネルインプラ層C1を形成する。ここまでの工程を図9に示す。   Next, an impurity is selectively introduced into the surface layer portion of the p-type well region 6 by an ion implantation method to form a channel implantation layer C2 for controlling the threshold voltage, and then the n-type well region Impurities are selectively introduced into the surface layer portion 7 by ion implantation to form a channel implantation layer C1 for controlling the threshold pressure. The steps up to here are shown in FIG.

次に、フッ酸水溶液を用いたウエットエッチング法で前記バッファ絶縁膜2Bを除去し、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域及び第2の素子形成領域の表面を露出する。   Next, the buffer insulating film 2B is removed by a wet etching method using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the surfaces of the first element formation region and the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 are exposed. .

次に、熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に3[nm]程度の厚さの熱酸化膜8を形成する。熱酸化処理は、薄い膜厚の制御が可能であり、かつ良質の酸化膜生成が可能なドライ酸化法で行う。   Next, thermal oxidation is performed to form a thermal oxide film 8 having a thickness of about 3 [nm] on the first element formation region and the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. To do. The thermal oxidation treatment is performed by a dry oxidation method that can control a thin film thickness and can generate a high-quality oxide film.

次に、化学気相成長法を使用し、前記熱酸化膜8を形成した直後に、熱酸化膜8上及び埋込絶縁膜5上を含むp型半導体基板1上の全面に、17[nm]程度の厚さの酸化珪素膜からなる堆積膜9を形成する。この工程により、第1の素子形成領域上に熱酸化膜8及び堆積膜9からなるゲート絶縁膜10が形成される。ここまでの工程を図10に示す。   Next, immediately after the formation of the thermal oxide film 8 using chemical vapor deposition, 17 [nm] is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1 including the thermal oxide film 8 and the buried insulating film 5. ] A deposited film 9 made of a silicon oxide film having a thickness of about a thickness is formed. By this step, the gate insulating film 10 composed of the thermal oxide film 8 and the deposited film 9 is formed on the first element formation region. The steps up to here are shown in FIG.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上を覆い、第2の素子形成領域上が開口されたマスクM10を形成する。マスクM10は、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ技術で形成する。マスクM10は、例えば図1及び図11に示すように、その端部が埋込絶縁膜5上に位置するように形成される。   Next, a mask M10 is formed which covers the first element formation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 and has an opening on the second element formation region. The mask M10 is formed by a photolithography technique using a photoresist film. For example, as shown in FIGS. 1 and 11, the mask M <b> 10 is formed so that the end thereof is positioned on the buried insulating film 5.

次に、前記マスクM10をエッチングマスクとして使用し、前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域上の堆積膜9及び熱酸化膜8をウエットエッチング法で除去する。この工程において、埋込絶縁膜5は堆積膜9で覆われているので、堆積膜9が除去されるまで埋込絶縁膜5はエッチングされない。通常のウエットエッチングでは、少なくとも膜厚の10%のオーバーエッチを行うため、被エッチ膜の膜厚が20[nm]では、エッチング量は22[nm]となる。従来の技術では、この22[nm]分だけの段差が第2の素子形成領域と素子分離領域との間の素子分離領域端部に発生するが、本実施形態では、堆積膜9が除去されるまで埋込絶縁膜5はエッチングされないので、結果的に段差を5[nm]に低減することができた。即ち、埋込絶縁膜5を堆積膜9で覆うことにより、堆積膜9の厚さに相当する分、埋込絶縁膜5のエッチング量を低減できる。ここまでの工程を図11に示す。   Next, using the mask M10 as an etching mask, the deposited film 9 and the thermal oxide film 8 on the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 are removed by a wet etching method. In this step, since the buried insulating film 5 is covered with the deposited film 9, the buried insulating film 5 is not etched until the deposited film 9 is removed. In normal wet etching, overetching of at least 10% of the film thickness is performed. Therefore, when the film thickness to be etched is 20 [nm], the etching amount is 22 [nm]. In the conventional technique, a step of 22 [nm] is generated at the end of the element isolation region between the second element formation region and the element isolation region. However, in this embodiment, the deposited film 9 is removed. Since the buried insulating film 5 is not etched until the step is completed, the level difference can be reduced to 5 [nm]. That is, by covering the buried insulating film 5 with the deposited film 9, the etching amount of the buried insulating film 5 can be reduced by an amount corresponding to the thickness of the deposited film 9. The steps up to here are shown in FIG.

次に、前記マスクM10をアッシングして除去した後、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域上に5[nm]程度の厚さの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜11を形成する。この工程において、p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域と熱酸化膜8との間に極薄い熱酸化膜が生成される。この工程により、厚さが異なるゲート絶縁膜10及びゲート絶縁膜11が形成される。また、この熱酸化処理により、堆積膜9は緻密化される。なお、堆積膜9を緻密化する熱処理を別工程で加えてもよい。この熱処理は、例えば不活性又は酸化性雰囲気で行う。これにより、ゲート絶縁膜10の膜質を向上することができる。   Next, after removing the mask M10 by ashing, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and a thickness of about 5 nm is formed on the second element formation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. A gate insulating film 11 made of a thermal oxide film is formed. In this step, an extremely thin thermal oxide film is generated between the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 and the thermal oxide film 8. By this step, the gate insulating film 10 and the gate insulating film 11 having different thicknesses are formed. Further, the deposited film 9 is densified by this thermal oxidation treatment. A heat treatment for densifying the deposited film 9 may be applied in a separate process. This heat treatment is performed, for example, in an inert or oxidizing atmosphere. Thereby, the film quality of the gate insulating film 10 can be improved.

次に、前記ゲート絶縁膜11上及びゲート絶縁膜10上を含むp型半導体基板1上の全面に200[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜を化学気相成長法で形成し、その後、前記多結晶珪素膜上の全面に50[nm]程度の厚さの酸化珪素膜13を化学気相成長法で形成する。 Next, the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1 including the gate insulating film 11 and the gate insulating film 10 has a thickness of about 200 [nm] and an impurity concentration of about 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ]. A polycrystalline silicon film is formed by chemical vapor deposition, and then a silicon oxide film 13 having a thickness of about 50 [nm] is formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film by chemical vapor deposition.

次に、前記酸化珪素膜13、前記多結晶珪素膜の夫々に順次パターンニングを施し、前記ゲート絶縁膜11上にゲート電極12を形成すると共に、前記ゲート絶縁膜10上にゲート電極12を形成する。このゲート電極12の夫々は、ゲート幅方向の両端部が埋込絶縁膜5上に引き出された形状で形成される。   Next, the silicon oxide film 13 and the polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form the gate electrode 12 on the gate insulating film 11 and the gate electrode 12 on the gate insulating film 10. To do. Each of the gate electrodes 12 is formed in a shape in which both end portions in the gate width direction are drawn out on the buried insulating film 5.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域に不純物としてボロンをイオン打込み法で選択的に導入し、その後、摂氏900[℃]、20分間の熱処理を施して、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域14を形成する。ボロンの導入は、最終的な導入量が1×1013[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が50[KeV]の条件下で行う。一対のp型半導体領域14は、ゲート電極12及び埋込絶縁膜5に対して自己整合で形成される。 Next, boron as an impurity is selectively introduced into the first element formation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by ion implantation, and then heat treatment is performed at 900 degrees Celsius for 20 minutes. A pair of p-type semiconductor regions 14 which are a source region and a drain region are formed. Boron is introduced under the condition that the final introduction amount is about 1 × 10 13 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 50 [KeV]. The pair of p-type semiconductor regions 14 are formed in self alignment with the gate electrode 12 and the buried insulating film 5.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域に不純物として燐をイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域15を形成する。燐の導入は、最終的な導入量が7×1012[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が60[KeV]の条件下で行う。一対のn型半導体領域14はゲート電極12及び埋込絶縁膜5に対して自己整合で形成される。ここまでの工程を図13に示す。 Next, phosphorus as an impurity is selectively introduced into the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by ion implantation to form a pair of n-type semiconductor regions 15 as a source region and a drain region. To do. The introduction of phosphorus is performed under the condition that the final introduction amount is about 7 × 10 12 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 60 [KeV]. The pair of n-type semiconductor regions 14 are formed in self alignment with the gate electrode 12 and the buried insulating film 5. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記ゲート電極12の側面を覆うサイドウォールスペーサ16を形成する。サイドウォールスペーサ16は、p型半導体基板1上の全面に酸化珪素膜からなる絶縁膜をCVD法で形成し、その後、前記絶縁膜にRIE等の異方性エッチングを施すことによって形成される。   Next, sidewall spacers 16 that cover the side surfaces of the gate electrode 12 are formed. The sidewall spacer 16 is formed by forming an insulating film made of a silicon oxide film on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1 by a CVD method, and then performing anisotropic etching such as RIE on the insulating film.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域に不純物としてボロンをイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域17を形成する。一対のp型半導体領域17はサイドウォールスペーサ16及び埋込絶縁膜5に対して自己整合で形成される。この工程により、電界効果トランジスタQ1がほぼ完成する。   Next, boron as an impurity is selectively introduced into the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by ion implantation to form a pair of p-type semiconductor regions 17 as a source region and a drain region. To do. The pair of p-type semiconductor regions 17 are formed in a self-aligned manner with respect to the sidewall spacers 16 and the buried insulating film 5. By this step, the field effect transistor Q1 is almost completed.

次に、前記p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域に不純物として燐をイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域18を形成する。一対のn型半導体領域18はサイドウォールスペーサ16及び埋込絶縁膜5に対して自己整合で形成される。この工程により、電界効果トランジスタQ2がほぼ完成する。ここまでの工程を図14に示す。   Next, phosphorus as an impurity is selectively introduced into the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 by ion implantation to form a pair of n-type semiconductor regions 18 as a source region and a drain region. To do. The pair of n-type semiconductor regions 18 are formed in a self-aligned manner with respect to the sidewall spacers 16 and the buried insulating film 5. By this step, the field effect transistor Q2 is almost completed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記p型半導体基板1の主面上の全面に層間絶縁膜19を形成し、その後、前記層間絶縁膜19に接続孔を形成し、その後、層間絶縁膜19上に第1層目の配線20を形成することにより、図2、図3及び図4に示す状態となる。   Next, an interlayer insulating film 19 is formed on the entire main surface of the p-type semiconductor substrate 1, a connection hole is formed in the interlayer insulating film 19, and then a first layer is formed on the interlayer insulating film 19. By forming the wiring 20, the state shown in FIGS. 2, 3, and 4 is obtained.

このように、本実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜10が形成される電界効果トランジスタQ1と、p型半導体基板1の主面の第2の素子形成領域上に電界効果トランジスタQ1のゲート絶縁膜10よりも薄い厚さでゲート絶縁膜11が形成される電界効果トランジスタQ2とを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に熱酸化膜8を形成し、その後、熱酸化膜8上を含むp型半導体基板1の主面上に堆積膜9を形成し、その後、第2の素子形成領域上の堆積膜9及び熱酸化膜8を除去し、その後、第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成して、厚さが異なるゲート絶縁膜10及びゲート絶縁膜11を形成する工程を備える。第1の素子形成領域、第2の素子形成領域の夫々は、p型半導体基板1の主面の素子分離領域に形成された溝4及びこの溝4内に埋め込まれた埋込絶縁膜5によって絶縁分離されている。
Thus, according to the present embodiment, the following operational effects can be obtained.
Field effect transistor Q1 in which gate insulating film 10 is formed on the first element formation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 1, and field effect on the second element formation region on the main surface of p-type semiconductor substrate 1 A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a field effect transistor Q2 in which a gate insulating film 11 is formed with a thickness smaller than that of the gate insulating film 10 of the transistor Q1, which is a first surface of a main surface of a p-type semiconductor substrate 1. The thermal oxide film 8 is formed on the element formation region and the second element formation region, and then the deposition film 9 is formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 including the thermal oxide film 8, and then The deposited film 9 and the thermal oxide film 8 on the second element formation region are removed, and then the thermal oxide film is formed on the second element formation region, so that the gate insulating film 10 and the gate insulating film having different thicknesses are formed. 11 is formed. Each of the first element formation region and the second element formation region is formed by a groove 4 formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 and a buried insulating film 5 embedded in the groove 4. Isolated.

この構成により、第2の素子形成領域上に形成された堆積膜9及び熱酸化膜8を除去する際、埋込絶縁膜5は堆積膜9で覆われており、堆積膜9が除去されるまで埋込絶縁膜5はエッチングされないので、堆積膜9の厚さに相当する分、埋込絶縁膜5のエッチング量を低減できる。従って、第2の素子形成領域と素子分離領域との間の素子分離領域端部に発生する段差を緩和でき、段差に起因する電界効果トランジスタのゲート耐圧の劣化及び特性変動を回避できる。この結果、半導体集積回路装置の信頼性を高めることができる。   With this configuration, when removing the deposited film 9 and the thermal oxide film 8 formed on the second element formation region, the buried insulating film 5 is covered with the deposited film 9, and the deposited film 9 is removed. Since the buried insulating film 5 is not etched, the etching amount of the buried insulating film 5 can be reduced by an amount corresponding to the thickness of the deposited film 9. Therefore, the step generated at the end of the element isolation region between the second element formation region and the element isolation region can be alleviated, and deterioration of the gate breakdown voltage and characteristic variation of the field effect transistor due to the step can be avoided. As a result, the reliability of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

また、第1の素子形成領域上に形成されるゲート絶縁膜10の厚さに対して堆積膜9の厚さが占める割合を大きくするに従って、第2の素子形成領域上に形成される熱酸化膜8の厚さが薄くなるので、埋込絶縁膜5のエッチング量を低減できる。埋込絶縁膜5のエッチング量は熱酸化膜8の厚さに比例して増加する。   Further, as the ratio of the thickness of the deposited film 9 to the thickness of the gate insulating film 10 formed on the first element formation region increases, the thermal oxidation formed on the second element formation region Since the thickness of the film 8 is reduced, the etching amount of the buried insulating film 5 can be reduced. The etching amount of the buried insulating film 5 increases in proportion to the thickness of the thermal oxide film 8.

また、第1の素子形成領域上に形成されるゲート絶縁膜10を熱酸化膜8及び堆積膜9で形成し、第2の素子形成領域上に形成されるゲート絶縁膜11を熱酸化膜で形成することにより、埋込絶縁膜5を堆積膜9で覆うことができるので、埋込絶縁膜5のエッチング量を低減できる。   Further, the gate insulating film 10 formed on the first element formation region is formed by the thermal oxide film 8 and the deposited film 9, and the gate insulating film 11 formed on the second element formation region is formed by the thermal oxide film. By forming, the buried insulating film 5 can be covered with the deposited film 9, so that the etching amount of the buried insulating film 5 can be reduced.

なお、本実施形態では、第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に熱酸化膜8を形成し、その後、熱酸化膜8上を含む基板上の全面に堆積膜9を形成する例について説明したが、熱酸化膜8を廃止し、第1の素子形成領域上に堆積膜9を直に形成してもよい。化学気相成長法で形成された堆積膜は熱酸化膜に比べて膜質(堆積膜と基板との界面の膜質)が悪く、リーク電流が発生し易いが、第2の素子形成領域上にゲート絶縁膜10である熱酸化膜を形成する際、第1の素子形成領域(基板1)と堆積膜9との間にも熱酸化膜が生成されるので、この熱酸化膜によってリーク電流の発生を抑制できる。第1の素子形成領域と堆積膜9との間に生成される熱酸化膜の膜厚は、第2の素子形成領域上にゲート絶縁膜10である熱酸化膜を形成する時の熱酸化処理時間に依存するので、第2の素子形成領域上に形成される熱酸化膜の厚さによってはリーク電流の少ないゲート絶縁膜を形成することができる。従って、第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上を含む基板上の全面に堆積膜9を形成し、その後、第2の素子形成領域上の堆積膜9を除去し、その後、第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成して、厚さの異なるゲート絶縁膜11及びゲート絶縁膜10を形成してもよい。この場合、熱酸化膜8を形成しない分、製造工程数を低減できる。また、第2の素子形成領域上の堆積膜9を除去する際、堆積膜9だけを除去すればよいので、埋込絶縁膜5のエッチング量を更に低減できる。   In this embodiment, the thermal oxide film 8 is formed on the first element formation region and the second element formation region, and then the deposition film 9 is formed on the entire surface of the substrate including the thermal oxide film 8. However, the thermal oxide film 8 may be eliminated and the deposited film 9 may be formed directly on the first element formation region. The deposited film formed by the chemical vapor deposition method has a poor film quality (film quality at the interface between the deposited film and the substrate) compared to the thermal oxide film, and leak current is likely to occur, but the gate is formed on the second element formation region. When the thermal oxide film that is the insulating film 10 is formed, a thermal oxide film is also generated between the first element formation region (substrate 1) and the deposited film 9, and this thermal oxide film generates a leak current. Can be suppressed. The film thickness of the thermal oxide film generated between the first element formation region and the deposited film 9 is such that the thermal oxidation process when forming the thermal oxide film as the gate insulating film 10 on the second element formation region. Since it depends on time, a gate insulating film with little leakage current can be formed depending on the thickness of the thermal oxide film formed on the second element formation region. Therefore, the deposition film 9 is formed on the entire surface of the substrate including the first element formation region and the second element formation region, and then the deposition film 9 on the second element formation region is removed. A gate oxide film 11 and a gate insulating film 10 having different thicknesses may be formed by forming a thermal oxide film on the second element formation region. In this case, since the thermal oxide film 8 is not formed, the number of manufacturing steps can be reduced. In addition, when the deposited film 9 on the second element formation region is removed, only the deposited film 9 needs to be removed, so that the etching amount of the buried insulating film 5 can be further reduced.

また、本実施形態では、化学的機械研磨(CMP)法を用いて溝4内に埋込絶縁膜5を形成した例について説明したが、埋込絶縁膜5はエッチバック法を用いて形成してもよい。   In this embodiment, the example in which the buried insulating film 5 is formed in the trench 4 by using the chemical mechanical polishing (CMP) method has been described. However, the buried insulating film 5 is formed by using the etch back method. May be.

(実施形態2)
本実施形態は、ゲート絶縁膜の厚さが異なる三種類の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置に本発明を適用した例について説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having three types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses will be described.

図15は本発明の実施形態2である半導体集積回路装置に搭載された三種類の電界効果トランジスタの構成を示す断面図である。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of three types of field effect transistors mounted on the semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment of the present invention.

図15に示すように、本実施形態の半導体集積回路装置は、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板21を主体とする構成になっている。   As shown in FIG. 15, the semiconductor integrated circuit device of the present embodiment has a configuration mainly including a p-type semiconductor substrate 21 made of, for example, single crystal silicon.

前記p型半導体基板21の主面には第1の素子形成領域、第2の素子形成領域及び第3の素子形成領域が形成されている。第1、第2、第3の夫々の素子形成領域は、p型半導体基板21の主面の素子分離領域に形成された溝24及びこの溝24内に埋め込まれた埋込絶縁膜25によって周囲を規定され、互いに絶縁分離(電気的に分離)されている。   A first element formation region, a second element formation region, and a third element formation region are formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 21. Each of the first, second, and third element formation regions is surrounded by a groove 24 formed in an element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 and a buried insulating film 25 embedded in the groove 24. Are isolated from each other (electrically separated).

前記第1、第2、第3の夫々の素子形成領域にはp型ウエル領域26が形成されている。   A p-type well region 26 is formed in each of the first, second, and third element formation regions.

前記第1の素子形成領域には、nチャネル導電型の電界効果トランジスタQ3が構成されている。この電界効果トランジスタQ3は、例えばnチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域26、ゲート絶縁膜31、ゲート電極34、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域36及び一対のn型半導体領域40で構成されている。n型半導体領域40はn型半導体領域36に比べて高不純物濃度に設定されている。この電界効果トランジスタQ3は、ゲート絶縁膜31の厚さが25[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜31は、熱酸化膜27、堆積膜28及び堆積膜30で形成されている。   An n-channel conductivity type field effect transistor Q3 is formed in the first element formation region. The field effect transistor Q3 is composed of, for example, an n-channel MISFET and mainly includes a p-type well region 26 used as a channel formation region, a gate insulating film 31, a gate electrode 34, a pair of source and drain regions. An n-type semiconductor region 36 and a pair of n-type semiconductor regions 40 are included. The n-type semiconductor region 40 is set to a higher impurity concentration than the n-type semiconductor region 36. In this field effect transistor Q3, the thickness of the gate insulating film 31 is set to about 25 [nm]. The gate insulating film 31 is formed of a thermal oxide film 27, a deposited film 28 and a deposited film 30.

前記第2の素子形成領域には、nチャネル導電型の電界効果トランジスタQ4が構成されている。この電界効果トランジスタQ4は、例えばnチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるpウエル領域26、ゲート絶縁膜32、ゲート電極34、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域37及び一対のn型半導体領域41で構成されている。n型半導体領域41はn型半導体領域37に比べて高不純物濃度に設定されている。この電界効果トランジスタQ4は、ゲート絶縁膜32の厚さが12[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜32は、熱酸化膜29及び堆積膜30で形成されている。   In the second element formation region, an n-channel conductivity type field effect transistor Q4 is formed. The field effect transistor Q4 is formed of, for example, an n-channel MISFET and mainly includes a p-well region 26 used as a channel formation region, a gate insulating film 32, a gate electrode 34, a pair of n regions that are a source region and a drain region. It comprises a type semiconductor region 37 and a pair of n type semiconductor regions 41. The n-type semiconductor region 41 is set to a higher impurity concentration than the n-type semiconductor region 37. In the field effect transistor Q4, the thickness of the gate insulating film 32 is set to about 12 [nm]. The gate insulating film 32 is formed of a thermal oxide film 29 and a deposited film 30.

前記第3の素子形成領域には、nチャネル導電型の電界効果トランジスタQ5が構成されている。この電界効果トランジスタQ5は、例えばnチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域26、ゲート絶縁膜33、ゲート電極34、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域38及び一対のn型半導体領域42で構成されている。n型半導体領域42はn型半導体領域38に比べて高不純物濃度に設定されている。この電界効果トランジスタQ5は、ゲート絶縁膜33の厚さが4[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜33は熱酸化膜で形成されている。   An n-channel conductivity type field effect transistor Q5 is formed in the third element formation region. The field effect transistor Q5 is composed of, for example, an n-channel MISFET and mainly includes a p-type well region 26 used as a channel formation region, a gate insulating film 33, a gate electrode 34, a pair of source and drain regions. An n-type semiconductor region 38 and a pair of n-type semiconductor regions 42 are included. The n-type semiconductor region 42 is set to a higher impurity concentration than the n-type semiconductor region 38. In the field effect transistor Q5, the thickness of the gate insulating film 33 is set to about 4 [nm]. The gate insulating film 33 is formed of a thermal oxide film.

このように、電界効果トランジスタQ3のゲート絶縁膜31は、電界効果トランジスタQ4のゲート絶縁膜32よりも厚い膜厚で構成され、電界効果トランジスタQ4のゲート絶縁膜32は、電界効果トランジスタQ5のゲート絶縁膜33よりも厚い膜厚で構成されている。また、電界効果トランジスタQ3のゲート絶縁膜31に印加される電界強度は、電界効果トランジスタQ4のゲート絶縁膜32に印加される電界強度よりも高くなるように構成され、電界効果トランジスタQ4のゲート絶縁膜32に印加される電界強度は、電界効果トランジスタQ5のゲート絶縁膜33に印加される電界強度よりも高くなるように構成されている。   As described above, the gate insulating film 31 of the field effect transistor Q3 is formed to be thicker than the gate insulating film 32 of the field effect transistor Q4, and the gate insulating film 32 of the field effect transistor Q4 is formed of the gate of the field effect transistor Q5. The insulating film 33 is thicker than the insulating film 33. Further, the electric field strength applied to the gate insulating film 31 of the field effect transistor Q3 is configured to be higher than the electric field strength applied to the gate insulating film 32 of the field effect transistor Q4. The electric field strength applied to the film 32 is configured to be higher than the electric field strength applied to the gate insulating film 33 of the field effect transistor Q5.

次に、前記半導体集積回路装置の製造方法について、図16乃至図22(製造方法を説明するための断面図)を用いて説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS. 16 to 22 (cross-sectional views for explaining the manufacturing method).

まず、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板21を用意する。
次に、前述の実施形態1に示した方法を用いて、前記半導体基板21の主面の素子分離領域に溝24を形成し、その後、溝24内に埋込絶縁膜25を形成して、前記p型半導体基板21の主面の第1の素子形成領域、第2の素子形成領域、第3の素子形成領域の夫々を絶縁分離する。
First, a p-type semiconductor substrate 21 made of, for example, single crystal silicon is prepared.
Next, using the method described in the first embodiment, the trench 24 is formed in the element isolation region of the main surface of the semiconductor substrate 21, and then the buried insulating film 25 is formed in the trench 24. The first element forming region, the second element forming region, and the third element forming region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 are insulated and separated.

次に、前記第1の素子形成領域上、第2の素子形成領域上及び第3の素子形成領域上に不純物導入用のバッファ絶縁膜22を形成し、その後、前記第1、第2、第3の夫々の素子形成領域にn型ウエル領域26を形成する。ここまでの工程を図16に示す。   Next, an impurity introducing buffer insulating film 22 is formed on the first element formation region, the second element formation region, and the third element formation region, and then the first, second, and second The n-type well region 26 is formed in each of the three element formation regions. The steps so far are shown in FIG.

次に、フッ酸水溶液を用いたウエットエッチング法で前記バッファ絶縁膜22を除去し、前記p型半導体基板21の主面の第1の素子形成領域、第2の素子形成領域及び第3の素子形成領域の表面を露出する。   Next, the buffer insulating film 22 is removed by a wet etching method using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the first element formation region, the second element formation region, and the third element on the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 are removed. The surface of the formation area is exposed.

次に、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第1、第2及び第3の素子形成領域上に5[nm]程度の厚さの熱酸化膜27を形成する。   Next, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and a thermal oxide film 27 having a thickness of about 5 nm is formed on the first, second, and third element formation regions of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. Form.

次に、化学気相成長法を使用し、前記熱酸化膜27を形成した直後に、熱酸化膜27上及び埋込絶縁膜25上を含むp型半導体基板21上の全面に、13[nm]程度の厚さの酸化珪素膜からなる堆積膜28を形成する。ここまでの工程を図17に示す。   Next, immediately after the formation of the thermal oxide film 27 by using chemical vapor deposition, 13 [nm] is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 21 including the thermal oxide film 27 and the buried insulating film 25. ] A deposited film 28 made of a silicon oxide film having a thickness of about a thickness is formed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記p型半導体基板21の主面の第1の素子形成領域上を覆い、第2及び第3の素子形成領域上が開口されたマスクM20を形成する。マスクM20は、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ技術で形成する。マスクM20は、例えば、その端部が埋込絶縁膜25上に位置するように形成される。   Next, a mask M20 is formed which covers the first element formation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 and has openings on the second and third element formation regions. The mask M20 is formed by a photolithography technique using a photoresist film. For example, the mask M20 is formed so that the end thereof is positioned on the buried insulating film 25.

次に、前記マスクM20をエッチングマスクとして使用し、前記p型半導体基板1の主面の第2及び第3の素子形成領域上の堆積膜28及び熱酸化膜27をウエットエッチング法で除去する。この工程において、埋込絶縁膜5は堆積膜28で覆われているので、堆積膜28が除去されるまで埋込絶縁膜25はエッチングされない。ここまでの工程を図18に示す。   Next, using the mask M20 as an etching mask, the deposited film 28 and the thermal oxide film 27 on the second and third element formation regions on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 are removed by wet etching. In this step, since the buried insulating film 5 is covered with the deposited film 28, the buried insulating film 25 is not etched until the deposited film 28 is removed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM20をアッシングして除去した後、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第2及び第3の素子形成領域上に5[nm]程度の厚さの熱酸化膜29を形成する。この熱酸化処理工程において、堆積膜28は緻密化されて膜質が向上する。また、p型半導体基板21の主面の第1の素子形成領域と熱酸化膜27との間に極薄い熱酸化膜が生成される。   Next, after removing the mask M20 by ashing, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and about 5 [nm] is formed on the second and third element formation regions of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. A thermal oxide film 29 having a thickness of 5 mm is formed. In this thermal oxidation treatment step, the deposited film 28 is densified to improve the film quality. In addition, an extremely thin thermal oxide film is generated between the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 and the thermal oxide film 27.

次に、化学気相成長法を使用し、前記熱酸化膜29を形成した直後に、堆積膜28上、熱酸化膜29上及び埋込絶縁膜25上を含むp型半導体基板21上の全面に、7[nm]程度の厚さの酸化珪素膜からなる堆積膜30を形成する。この工程により、第1の素子形成領域上に熱酸化膜27、堆積膜28及び堆積膜30からなるゲート絶縁膜31が形成され、第2の素子形成領域上に熱酸化膜29及び堆積膜30からなるゲート絶縁膜32が形成される。ここまでの工程を図19に示す。   Next, immediately after forming the thermal oxide film 29 by using chemical vapor deposition, the entire surface on the p-type semiconductor substrate 21 including the deposited film 28, the thermal oxide film 29, and the buried insulating film 25. Then, a deposited film 30 made of a silicon oxide film having a thickness of about 7 [nm] is formed. By this step, the gate insulating film 31 including the thermal oxide film 27, the deposited film 28, and the deposited film 30 is formed on the first element formation region, and the thermal oxide film 29 and the deposited film 30 are formed on the second element formation region. A gate insulating film 32 made of is formed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記p型半導体基板21の主面の第1及び第2の素子形成領域上を覆い、第3の素子形成領域上が開口されたマスクM21を形成する。マスクM21は、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ技術で形成する。マスクM21は、例えば、その端部が埋込絶縁膜25上に位置するように形成される。   Next, a mask M21 is formed which covers the first and second element formation regions of the main surface of the p-type semiconductor substrate 21 and is open on the third element formation region. The mask M21 is formed by a photolithography technique using a photoresist film. For example, the mask M21 is formed so that the end thereof is positioned on the buried insulating film 25.

次に、前記マスクM21をエッチングマスクとして使用し、前記p型半導体基板1の主面の第3の素子形成領域上の堆積膜30及び熱酸化膜29をウエットエッチング法で除去する。この工程において、埋込絶縁膜25は堆積膜30で覆われているので、堆積膜30が除去されるまで埋込絶縁膜25はエッチングされない。ここまでの工程を図20に示す。   Next, using the mask M21 as an etching mask, the deposited film 30 and the thermal oxide film 29 on the third element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1 are removed by a wet etching method. In this step, since the buried insulating film 25 is covered with the deposited film 30, the buried insulating film 25 is not etched until the deposited film 30 is removed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM21をアッシングして除去した後、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第3の素子形成領域上に4.5[nm]程度の厚さの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜33を形成する。この工程において、第1の素子形成領域と熱酸化膜27との間及び第2の素子形成領域と熱酸化膜29との間に極薄い熱酸化膜が生成される。また、堆積膜28及び堆積膜30は緻密化されて膜質が向上する。この工程により、異なる厚さのゲート絶縁膜31、32、及び33が形成される。   Next, after removing the mask M21 by ashing, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and about 4.5 [nm] is formed on the third element formation region of the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. A gate insulating film 33 made of a thermal oxide film having a thickness is formed. In this step, an extremely thin thermal oxide film is generated between the first element formation region and the thermal oxide film 27 and between the second element formation region and the thermal oxide film 29. Further, the deposited film 28 and the deposited film 30 are densified to improve the film quality. By this step, gate insulating films 31, 32, and 33 having different thicknesses are formed.

次に、前記ゲート絶縁膜31上、ゲート絶縁膜32上及びゲート絶縁膜33上を含むp型半導体基板21上の全面に200[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜を化学気相成長法で形成し、その後、前記多結晶珪素膜上の全面に50[nm]程度の厚さの酸化珪素膜35を化学気相成長法で形成する。 Next, a thickness of about 200 [nm] and 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ] are formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 21 including the gate insulating film 31, the gate insulating film 32, and the gate insulating film 33. A polycrystalline silicon film having an impurity concentration of about 50 nm is formed by chemical vapor deposition, and then a silicon oxide film 35 having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film by chemical vapor deposition. Form with.

次に、前記酸化珪素膜35、前記多結晶珪素膜の夫々に順次パターンニングを施し、前記ゲート絶縁膜31上、ゲート絶縁膜32上、ゲート絶縁膜33上の夫々にゲート電極34を形成する。このゲート電極34の夫々は、ゲート幅方向の両端部が埋込絶縁膜25上に引き出された形状で形成される。   Next, the silicon oxide film 35 and the polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form gate electrodes 34 on the gate insulating film 31, the gate insulating film 32, and the gate insulating film 33, respectively. . Each of the gate electrodes 34 is formed in a shape in which both end portions in the gate width direction are drawn out on the buried insulating film 25.

次に、前記第1の素子形成領域に一対のn型半導領域36をイオン打込み法で選択的に形成し、その後、前記第2の素子形成領域に一対のn型半導領域37をイオン打込み法で選択的に形成し、その後、前記第3の素子形成領域に一対のn型半導領域38をイオン打込み法で選択的に形成する。ここまでの工程を図21に示す。   Next, a pair of n-type semiconductor regions 36 is selectively formed by ion implantation in the first element formation region, and then a pair of n-type semiconductor regions 37 are ionized in the second element formation region. After selectively forming by the implantation method, a pair of n-type semiconductor regions 38 is selectively formed in the third element formation region by the ion implantation method. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記ゲート電極34の側面を覆うサイドウォールスペーサ39を形成した後、前記第1の素子形成領域に一対のn型半導領域40をイオン打込み法で選択的に形成し、その後、前記第2の素子形成領域に一対のn型半導領域41をイオン打込み法で選択的に形成し、その後、前記第3の素子形成領域に一対のn型半導領域42をイオン打込み法で選択的に形成する。この工程により、電界効果トランジスタQ3、Q4及びQ5がほぼ完成する。ここまでの工程を図22に示す。   Next, after forming a sidewall spacer 39 covering the side surface of the gate electrode 34, a pair of n-type semiconductor regions 40 is selectively formed in the first element formation region by an ion implantation method, and then A pair of n-type semiconductor regions 41 are selectively formed in the second element formation region by ion implantation, and then a pair of n-type semiconductor regions 42 are selected in the third element formation region by ion implantation. Form. By this step, the field effect transistors Q3, Q4 and Q5 are almost completed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記p型半導体基板21上の全面に層間絶縁膜43を形成し、その後、前記層間絶縁膜43に接続孔を形成し、その後、前記層間絶縁膜43上に第1層目の配線44を形成することにより、図15に示す状態となる。   Next, an interlayer insulating film 43 is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 21, a connection hole is formed in the interlayer insulating film 43, and then a first layer wiring is formed on the interlayer insulating film 43. By forming 44, the state shown in FIG. 15 is obtained.

本実施形態では、第3の素子形成領域と埋込絶縁膜25との間の素子分離領域端部に発生した段差は15[nm]であった。電界効果トランジスタQ3及びQ4のゲート絶縁膜を通常の熱酸化膜で形成した場合には、第3の素子形成領域と埋込絶縁膜25との間の素子分離領域部の段差が40[nm]であったことから、本発明により約3分の1に低減できた。これにより、電界効果トランジスタQ5のサブシュレッシュ特性に見られたキンクによるしきい値電圧の0.3[V]の低下を抑制でき、電界効果トランジスタQ5の正常な動作を実現できることが分かった。   In the present embodiment, the step generated at the end of the element isolation region between the third element formation region and the buried insulating film 25 was 15 [nm]. When the gate insulating films of the field effect transistors Q3 and Q4 are formed of normal thermal oxide films, the step in the element isolation region between the third element formation region and the buried insulating film 25 is 40 [nm]. Therefore, it was possible to reduce to about one third by the present invention. As a result, it was found that the threshold voltage drop of 0.3 [V] due to the kink seen in the sub-shresh characteristic of the field effect transistor Q5 can be suppressed, and the normal operation of the field effect transistor Q5 can be realized.

(実施形態3)
本実施形態は、フラッシュメモリを内蔵するマイクロコンピュータ(半導体集積回路装置)に本発明を適用した例について説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a microcomputer (semiconductor integrated circuit device) incorporating a flash memory will be described.

図23は本発明の実施形態3であるマイクロコンピュータの概略構成を示すブロック図である。   FIG. 23 is a block diagram showing a schematic configuration of a microcomputer according to the third embodiment of the present invention.

図23に示すように、マイクロコンピュータ80は、中央処理部、制御部、演算部、記憶部、入出力部等を同一基板に搭載している。中央処理部、制御部、及び演算部はプロセッサユニット(CPU)81で構成されている。入出力部はデータ入出力回路ユニット(I/O)83で構成されている。記憶部はRAMユニット84及びROMユニット85で構成されている。RAMユニット84にはDRAM(Dynamic Randum Access Memory)及びSRAM(Static Random Access Memory)が搭載されている。ROMユニット85にはフラッシュメモリが搭載されている。これらの各ユニット間は入出力データバス(I/O BUS)87を介在して相互に接続されている。また、マイクロコンピュータ80は、電源部86及びクロック発振器82を搭載している。   As shown in FIG. 23, the microcomputer 80 has a central processing unit, a control unit, a calculation unit, a storage unit, an input / output unit, and the like mounted on the same substrate. The central processing unit, the control unit, and the calculation unit are configured by a processor unit (CPU) 81. The input / output unit includes a data input / output circuit unit (I / O) 83. The storage unit includes a RAM unit 84 and a ROM unit 85. The RAM unit 84 is equipped with DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory). The ROM unit 85 is equipped with a flash memory. These units are connected to each other via an input / output data bus (I / O BUS) 87. The microcomputer 80 includes a power supply unit 86 and a clock oscillator 82.

前記プロセッサユニット81には1.8[V]動作する電界効果トランジスタが使用され、前記データ入出力回路ユニット83には1.8[V]動作する電界効果トランジスタ及び3.3[V]動作する電界効果トランジスタが使用され、前記電源部には15[V]動作する電界効果トランジスタが使用されている。   The processor unit 81 uses a field effect transistor that operates at 1.8 [V], and the data input / output circuit unit 83 operates at a field effect transistor that operates at 1.8 [V] and operates at 3.3 [V]. A field effect transistor is used, and a field effect transistor operating at 15 [V] is used for the power supply unit.

次に、前記マイクロコンピュータの具体的な構造について、図24(断面図)を用いて説明する。図24は、ROMユニットのフラッシュメモリを構成する不揮発性記憶素子(メモリセル)、15[V]動作する電界効果トランジスタ及び1.8[V]動作する電界効果トランジスタを示している。   Next, a specific structure of the microcomputer will be described with reference to FIG. 24 (sectional view). FIG. 24 shows a nonvolatile memory element (memory cell) constituting a flash memory of the ROM unit, a field effect transistor operating at 15 [V], and a field effect transistor operating at 1.8 [V].

図24に示すように、前記マイクロコンピュータ80は、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板51を主体とする構成になっている。   As shown in FIG. 24, the microcomputer 80 is mainly composed of a p-type semiconductor substrate 51 made of, for example, single crystal silicon.

前記p型半導体基板51の主面には複数の素子形成領域が形成されている。複数の素子形成領域の夫々は、p型半導体基板51の主面の素子分離領域に形成された溝54及びこの溝54内に埋め込まれた埋込絶縁膜55によって周囲を規定され、互いに絶縁分離(電気的に分離)されている。   A plurality of element formation regions are formed on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51. The periphery of each of the plurality of element formation regions is defined by a groove 54 formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51 and a buried insulating film 55 embedded in the groove 54. (Electrically separated).

前記複数の素子形成領域のうち、第1の素子形成領域にはディープn型ウエル領域56及びp型ウエル領域57が形成され、第2の素子形成領域にはn型ウエル領域58が形成され、第3の素子形成領域にはp型ウエル領域57が形成されている。   Of the plurality of element formation regions, a deep n-type well region 56 and a p-type well region 57 are formed in a first element formation region, and an n-type well region 58 is formed in a second element formation region. A p-type well region 57 is formed in the third element formation region.

前記第1の素子形成領域には書き込み動作及び消去動作をトンネル効果によって行う不揮発性記憶素子QF1が構成されている。この不揮発性記憶素子QF1は、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域57、ゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)59、浮遊ゲート電極(フローティングゲート電極)70、層間絶縁膜61、制御ゲート電極(コントロールゲート電極)66、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域71で構成されている。   In the first element formation region, a nonvolatile memory element QF1 that performs a write operation and an erase operation by the tunnel effect is configured. The nonvolatile memory element QF1 mainly includes a p-type well region 57 used as a channel formation region, a gate insulating film (tunnel insulating film) 59, a floating gate electrode (floating gate electrode) 70, an interlayer insulating film 61, a control It comprises a gate electrode (control gate electrode) 66 and a pair of n-type semiconductor regions 71 which are a source region and a drain region.

前記不揮発性記憶素子QF1へのデータの書き込みは、例えば、制御ゲート電極66とドレイン領域(一方のn型半導体領域71)との間に所定の電圧を印加して、浮遊ゲート電極70に蓄えられた電子を、浮遊ゲート電極70からドレイン領域へゲート絶縁膜59を通したエレクトロントンネリングで行なう。また、不揮発性記憶素子QF1のデータの消去は、例えば、制御ゲート電極66に所定の電圧を印加してチャネル形成領域をn型に反転させ、反転したチャネル形成領域中の電子を浮遊ゲート電極70にゲート絶縁膜59を通したエレクトロントンネリングで行なう。   For example, data is written to the nonvolatile memory element QF1 by applying a predetermined voltage between the control gate electrode 66 and the drain region (one n-type semiconductor region 71) and stored in the floating gate electrode 70. The electrons are transferred by electron tunneling through the gate insulating film 59 from the floating gate electrode 70 to the drain region. For example, data in the nonvolatile memory element QF1 is erased by applying a predetermined voltage to the control gate electrode 66 to invert the channel formation region to n-type, and transferring the electrons in the inverted channel formation region to the floating gate electrode 70. Electron tunneling through the gate insulating film 59 is performed.

前記第2の素子形成領域には、15[V]動作するpチャネル導電型の電界効果トランジスタQ6が構成されている。この電界効果トランジスタQ6は、例えばpチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるn型ウエル領域58、ゲート絶縁膜64、ゲート電極68、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域72及び一対のp型半導体領域75で構成されている。p型半導体領域75はp型半導体領域72に比べて高不純物濃度に設定されている。この電界効果トランジスタQ6は、ゲート絶縁膜31の厚さが20[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜64は、熱酸化膜62及び堆積膜63で形成されている。   In the second element formation region, a p-channel conductivity type field effect transistor Q6 operating at 15 [V] is formed. This field effect transistor Q6 is composed of, for example, a p-channel type MISFET, and mainly includes an n-type well region 58 used as a channel formation region, a gate insulating film 64, a gate electrode 68, a pair of source and drain regions. A p-type semiconductor region 72 and a pair of p-type semiconductor regions 75 are included. The p-type semiconductor region 75 is set to a higher impurity concentration than the p-type semiconductor region 72. In the field effect transistor Q6, the thickness of the gate insulating film 31 is set to about 20 [nm]. The gate insulating film 64 is formed of a thermal oxide film 62 and a deposited film 63.

前記第3の素子形成領域には、1.8[V]動作するnチャネル導電型の電界効果トランジスタQ7が構成されている。この電界効果トランジスタQ7は、例えばnチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域57、ゲート絶縁膜65、ゲート電極68、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域73及び一対のn型半導体領域76で構成されている。n型半導体領域76はn型半導体領域73に比べて高不純物濃度に設定されている。この電界効果トランジスタQ7は、ゲート絶縁膜65の厚さが12[nm]程度に設定されている。ゲート絶縁膜65は熱酸化膜で形成されている。   In the third element formation region, an n-channel conductivity type field effect transistor Q7 operating at 1.8 [V] is formed. The field effect transistor Q7 is composed of, for example, an n-channel MISFET and mainly includes a p-type well region 57 used as a channel formation region, a gate insulating film 65, a gate electrode 68, a pair of source and drain regions. An n-type semiconductor region 73 and a pair of n-type semiconductor regions 76 are included. The n-type semiconductor region 76 is set to a higher impurity concentration than the n-type semiconductor region 73. In the field effect transistor Q7, the thickness of the gate insulating film 65 is set to about 12 [nm]. The gate insulating film 65 is formed of a thermal oxide film.

このように、電界効果トランジスタQ6のゲート絶縁膜64は、電界効果トランジスタQ7のゲート絶縁膜65よりも厚い膜厚で構成されている。また、電界効果トランジスタQ6のゲート絶縁膜64に印加される電界強度は、電界効果トランジスタQ7のゲート絶縁膜65に印加される電界強度よりも高くなるように構成されている。   As described above, the gate insulating film 64 of the field effect transistor Q6 is formed with a film thickness larger than that of the gate insulating film 65 of the field effect transistor Q7. Further, the electric field strength applied to the gate insulating film 64 of the field effect transistor Q6 is configured to be higher than the electric field strength applied to the gate insulating film 65 of the field effect transistor Q7.

次に、前記マイクロコンピュータの製造方法について、図25乃至図32(製造方法を説明するための断面図)を用いて説明する。   Next, a manufacturing method of the microcomputer will be described with reference to FIGS. 25 to 32 (cross-sectional views for explaining the manufacturing method).

まず、例えば単結晶珪素からなるp型半導体基板51を用意する。
次に、前述の実施形態1に示した方法を用いて、前記p型半導体基板51の主面の素子分離領域に溝54を形成し、その後、溝54内に埋込絶縁膜55を形成して、前記p型半導体基板51の主面の第1の素子形成領域、第2の素子形成領域、第3の素子形成領域の夫々を絶縁分離(電気的に分離)する。
First, a p-type semiconductor substrate 51 made of, for example, single crystal silicon is prepared.
Next, using the method described in the first embodiment, a trench 54 is formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51, and then a buried insulating film 55 is formed in the trench 54. Then, the first element formation region, the second element formation region, and the third element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51 are insulated and separated (electrically separated).

次に、熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板51の主面の第1の素子形成領域上、第2の素子形成領域及び第3の素子形成領域上に10[nm]程度の厚さの酸化珪素膜からなる不純物導入用のバッファ絶縁膜52を形成する。   Next, a thermal oxidation process is performed, and a thickness of about 10 nm is formed on the first element formation region, the second element formation region, and the third element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51. An impurity introducing buffer insulating film 52 made of a silicon oxide film is formed.

次に、前記第1の素子形成領域に不純物として燐をイオン打込み法で選択的に導入してディープn型ウエル領域56を形成する。燐の導入は、最終的な導入量が1×1013[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が3000[KeV]の条件下で行う。 Next, the deep n-type well region 56 is formed by selectively introducing phosphorus as an impurity into the first element formation region by an ion implantation method. The introduction of phosphorus is performed under the condition that the final introduction amount is about 1 × 10 13 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 3000 [KeV].

次に、前記第1の素子形成領域及び第3の素子形成領域に不純物としてボロンをイオン打込み法で選択的に導入してp型ウエル領域57を形成する。ボロンの導入は三回に分けて行う。一回目の導入は、最終的な導入量が1×1013[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が350[KeV]の条件下で行う。二回目の導入は、最終的な導入量が3×1012[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が130[KeV]の条件下で行う。三回目の導入は、最終的な導入量が1.2×1012[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が50[KeV]の条件下で行う。 Next, boron as an impurity is selectively introduced into the first element formation region and the third element formation region by an ion implantation method to form a p-type well region 57. Boron will be introduced in three steps. The first introduction is performed under the condition that the final introduction amount is about 1 × 10 13 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 350 [KeV]. The second introduction is performed under the condition that the final introduction amount is about 3 × 10 12 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 130 [KeV]. The third introduction is performed under the condition that the final introduction amount is about 1.2 × 10 12 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 50 [KeV].

次に、前記第2の素子形成領域に不純物として燐及びボロンをイオン打込み法で選択的に導入してn型ウエル領域58を形成する。燐の導入は三回に分けて行い、その後、ボロンの導入を行う。一回目の燐の導入は、最終的な導入量が1.5×1013[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が700[KeV]の条件下で行う。二回目の燐の導入は、最終的な導入量が3×1013[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が370[KeV]の条件下で行う。三回目の燐の導入は、最終的な導入量が1×1012[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が180[KeV]の条件下で行う。ボロンの導入は、最終的な導入量が1.5×1012[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が20[KeV]の条件下で行う。ここまでの工程を図25に示す。 Next, phosphorus and boron as impurities are selectively introduced into the second element formation region by ion implantation to form an n-type well region 58. Phosphorus is introduced in three steps, and then boron is introduced. The first introduction of phosphorus is performed under the condition that the final introduction amount is about 1.5 × 10 13 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 700 [KeV]. The second introduction of phosphorus is performed under the condition that the final introduction amount is about 3 × 10 13 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 370 [KeV]. The third introduction of phosphorus is performed under the condition that the final introduction amount is about 1 × 10 12 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 180 [KeV]. Boron is introduced under the condition that the final introduction amount is about 1.5 × 10 12 [atoms / cm 2 ] and the energy amount during introduction is 20 [KeV]. The steps up to here are shown in FIG.

次に、フッ酸水溶液を用いたウエットエッチング法で前記バッファ絶縁膜52を除去し、前記p型半導体基板51の主面の第1の素子形成領域、第2の素子形成領域及び第3の素子形成領域の表面を露出する。   Next, the buffer insulating film 52 is removed by a wet etching method using a hydrofluoric acid aqueous solution, and the first element formation region, the second element formation region, and the third element on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51 are removed. The surface of the formation area is exposed.

次に、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域上に10[nm]程度の厚さの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜59を形成する。この工程において、第2の素子形成領域及び第3の素子形成領域上にも熱酸化膜が形成される。   Next, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and a gate insulating film 59 made of a thermal oxide film having a thickness of about 10 [nm] is formed on the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. Form. In this step, a thermal oxide film is also formed on the second element formation region and the third element formation region.

次に、前記素子形成領域上を含むp型半導体基板51上の全面に50[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜からなる浮遊ゲート材60を化学気相成長法で形成する。 Next, a floating layer made of a polycrystalline silicon film having a thickness of about 50 [nm] and an impurity concentration of about 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ] is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 51 including the element formation region. The gate material 60 is formed by chemical vapor deposition.

次に、化学気相成長法を使用し、前記浮遊ゲート材60上の全面に、4[nm]程度の厚さの酸化膜、7[nm]程度の厚さの窒化膜、4[nm]程度の厚さの酸化膜、11[nm]程度の厚さの窒化膜を順次形成して層間絶縁膜61を形成する。ここまでの工程を図26に示す。   Next, using chemical vapor deposition, an oxide film having a thickness of about 4 [nm], a nitride film having a thickness of about 7 [nm], and a 4 [nm] on the entire surface of the floating gate material 60 are used. An interlayer insulating film 61 is formed by sequentially forming an oxide film having a thickness of about 1 nm and a nitride film having a thickness of about 11 nm. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記第1の素子形成領域上を覆い、第2及び第3の素子形成領域上が開口されたマスクM50を形成する。マスクM50は、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ技術で形成する。   Next, a mask M50 is formed, covering the first element formation region and opening the second and third element formation regions. The mask M50 is formed by a photolithography technique using a photoresist film.

次に、前記マスクM50をエッチングマスクとして使用し、前記層間絶縁膜61、浮遊ゲート材60の夫々に順次パターンニングを施す。ここまでの工程を図27に示す。   Next, using the mask M50 as an etching mask, the interlayer insulating film 61 and the floating gate material 60 are sequentially patterned. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM50をアッシングして除去した後、前記第2の素子形成領域上及び第3の素子形成領域上の熱酸化膜(ゲート絶縁膜59)をウエットエッチング法で除去する。   Next, after removing the mask M50 by ashing, the thermal oxide film (gate insulating film 59) on the second element formation region and the third element formation region is removed by a wet etching method.

次に、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記第2及び第3の素子形成領域上に3[nm]程度の厚さの熱酸化膜62を形成する。その後、化学気相成長法を使用し、熱酸化膜62上及び埋込絶縁膜55上を含むp型半導体基板51上の全面に、17[nm]の厚さの酸化珪素膜からなる堆積膜63を形成する。この工程により、第2の素子形成領域上に熱酸化膜62及び堆積膜63からなるゲート絶縁膜64が形成される。ここまでの工程を図28に示す。   Next, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and a thermal oxide film 62 having a thickness of about 3 [nm] is formed on the second and third element formation regions. Thereafter, a chemical vapor deposition method is used to deposit a 17 nm thick silicon oxide film on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 51 including the thermal oxide film 62 and the buried insulating film 55. 63 is formed. By this step, a gate insulating film 64 composed of the thermal oxide film 62 and the deposited film 63 is formed on the second element formation region. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記第2の素子形成領域上を覆い、第1及び第3の素子形成領域上が開口されたマスクM51形成する。マスクM51はフォトリソグラフィ技術で形成する。マスクM51は、例えば、その端部が埋込絶縁膜55上に位置するように形成される。   Next, a mask M51 is formed which covers the second element formation region and is open on the first and third element formation regions. The mask M51 is formed by a photolithography technique. For example, the mask M51 is formed so that the end thereof is positioned on the buried insulating film 55.

次に、前記マスクM51をエッチングマスクとして使用し、前記第3の素子形成領域上の堆積膜63及び熱酸化膜62、層間絶縁膜61上の堆積膜63をウエットエッチング法で除去する。この工程において、埋込絶縁膜55は堆積膜63で覆われているので、堆積膜63が除去されるまで埋込絶縁膜55はエッチングされない。ここまでの工程を図29に示す。   Next, using the mask M51 as an etching mask, the deposited film 63 and the thermal oxide film 62 on the third element formation region and the deposited film 63 on the interlayer insulating film 61 are removed by a wet etching method. In this step, since the buried insulating film 55 is covered with the deposited film 63, the buried insulating film 55 is not etched until the deposited film 63 is removed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM51をアッシングして除去した後、ドライ酸化法で熱酸化処理を施し、前記第3の素子形成領域上に5[nm]程度の厚さの熱酸化膜からなるゲート絶縁膜65を形成する。この工程において、p型半導体基板51の主面の第2の素子形成領域と熱酸化膜62との間に極薄い熱酸化膜が生成される。また、堆積膜63は緻密化されて膜質が向上する。この工程により、厚さが異なるゲート絶縁膜64及びゲート絶縁膜65が形成される。   Next, after the mask M51 is removed by ashing, a thermal oxidation process is performed by a dry oxidation method, and a gate insulating film made of a thermal oxide film having a thickness of about 5 nm is formed on the third element formation region. 65 is formed. In this step, an extremely thin thermal oxide film is generated between the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 51 and the thermal oxide film 62. Further, the deposited film 63 is densified to improve the film quality. By this step, the gate insulating film 64 and the gate insulating film 65 having different thicknesses are formed.

次に、前記ゲート絶縁膜64上及びゲート絶縁膜65上を含むp型半導体基板51上の全面に200[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜を化学気相成長法で形成し、その後、前記多結晶珪素膜上の全面に50[nm]程度の厚さの酸化珪素膜69を化学気相成長法で形成する。 Next, the entire surface of the p-type semiconductor substrate 51 including the gate insulating film 64 and the gate insulating film 65 has a thickness of about 200 [nm] and an impurity concentration of about 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ]. A polycrystalline silicon film is formed by chemical vapor deposition, and then a silicon oxide film 69 having a thickness of about 50 [nm] is formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film by chemical vapor deposition.

次に、前記酸化珪素膜69、前記多結晶珪素膜の夫々に順次パターンニングを施し、前記層間絶縁膜61上に制御ゲート電極66、素子分離領域上にダミー配線67を形成すると共に、前記ゲート絶縁膜64上及びゲート絶縁膜65上にゲート電極68を形成する。ここまでの工程を図30に示す。   Next, the silicon oxide film 69 and the polycrystalline silicon film are sequentially patterned to form a control gate electrode 66 on the interlayer insulating film 61, a dummy wiring 67 on the element isolation region, and the gate. A gate electrode 68 is formed on the insulating film 64 and the gate insulating film 65. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記第2及び第3の素子形成領域上を覆い、第1の領域上が開口されたマスクM52を形成する。マスクM52は、フォトレジスト膜を用いたフォトリソグラフィ技術で形成する。   Next, a mask M52 is formed which covers the second and third element formation regions and is open on the first region. The mask M52 is formed by a photolithography technique using a photoresist film.

次に、前記マスクM52をエッチングマスクとして使用し、前記層間絶縁膜61、浮遊ゲート材70に順次ドライエッチングを施して浮遊ゲート電極70を形成する。この後、前記マスクM51を不純物導入用マスクとして使用し、前記第1の素子形成領域に不純物として砒素をイオン打込み法で選択的に導入してソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域71を形成する。砒素の導入は、最終的な導入量が1×1015[atoms/cm]程度及び導入時のエネルギ量が50[KeV]の条件下で行う。この工程により、不揮発性記憶素子QF1がほぼ完成する。 Next, using the mask M52 as an etching mask, the interlayer insulating film 61 and the floating gate material 70 are sequentially dry-etched to form the floating gate electrode 70. Thereafter, the mask M51 is used as an impurity introduction mask, and arsenic is selectively introduced into the first element formation region by an ion implantation method as a pair of n-type semiconductor regions serving as a source region and a drain region. 71 is formed. Arsenic is introduced under the condition that the final introduction amount is about 1 × 10 15 [atoms / cm 2 ] and the energy amount at the introduction is 50 [KeV]. By this step, the nonvolatile memory element QF1 is almost completed.

次に、前記第2の素子形成領域に不純物としてボロンをイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域72を形成した後、前記第3の素子形成領域に不純物として燐をイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域73を形成する。ここまでの工程を図32に示す。   Next, boron is selectively introduced into the second element formation region by an ion implantation method to form a pair of p-type semiconductor regions 72 as a source region and a drain region, and then the third element formation is performed. As an impurity, phosphorus is selectively introduced into the region by an ion implantation method to form a pair of n-type semiconductor regions 73 which are a source region and a drain region. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記ゲート電極68の側面を覆うサイドウォールスペーサ74を形成するともに、不揮発性記憶素子QF1の電極側面を覆うサイドウォールスペーサ74を形成する。サイドウォールスペーサ74は、p型半導体基板1上の全面に窒化珪素膜からなる絶縁膜を形成し、その後、前記絶縁膜にRIE等の異方性エッチングを施すことによって形成される。   Next, sidewall spacers 74 that cover the side surfaces of the gate electrode 68 are formed, and sidewall spacers 74 that cover the electrode side surfaces of the nonvolatile memory element QF1 are formed. The sidewall spacer 74 is formed by forming an insulating film made of a silicon nitride film on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 1 and then performing anisotropic etching such as RIE on the insulating film.

次に、前記第2の素子形成領域に不純物としてボロンをイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のp型半導体領域75を形成する。その後、前記第3の素子形成領域に不純物として燐をイオン打込み法で選択的に導入し、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域76を形成することにより、図24に示す状態となる。   Next, boron as an impurity is selectively introduced into the second element formation region by an ion implantation method to form a pair of p-type semiconductor regions 75 which are a source region and a drain region. Thereafter, phosphorus as an impurity is selectively introduced into the third element formation region by an ion implantation method to form a pair of n-type semiconductor regions 76 which are a source region and a drain region. Become.

この後、層間絶縁膜、接続孔、金属配線等を形成することにより、マイクロコンピュータが形成される。   Thereafter, the microcomputer is formed by forming an interlayer insulating film, connection holes, metal wirings, and the like.

本実施形態では、第3の素子形成領域と埋込絶縁膜55との間の素子分離領域端部の段差は5[nm]であった。電界効果トランジスタQ7のゲート耐圧及びサブシュレシュ特性ともに劣化は見られず、高電圧用の電界効果トランジスタを形成しない場合の特性に一致したことから、本発明の有効性を確認できた。   In the present embodiment, the step at the edge of the element isolation region between the third element formation region and the buried insulating film 55 is 5 [nm]. The gate breakdown voltage and sub-shresh characteristics of the field effect transistor Q7 were not deteriorated, and were consistent with the characteristics when the high-voltage field effect transistor was not formed, confirming the effectiveness of the present invention.

なお、本実施形態では、図30に示す工程において、熱酸化処理を施して第3の素子形成領域上に厚さ5[nm]の熱酸化膜からなるゲート絶縁膜65を形成したが、この直後に1酸化窒素(NO)中による摂氏900℃の窒化処理を追加することにより、ゲート絶縁膜65の信頼性を更に向上することが可能である。   In the present embodiment, in the step shown in FIG. 30, the gate insulating film 65 made of a thermal oxide film having a thickness of 5 [nm] is formed on the third element formation region by performing the thermal oxidation process. Immediately after that, by adding a nitriding treatment at 900 ° C. in nitric oxide (NO), the reliability of the gate insulating film 65 can be further improved.

(実施形態4)
本実施形態では、ゲート絶縁膜の厚さが異なる二種類の電界効果トランジスタと不揮発性記憶素子とを有する半導体集積回路装置に本発明を適用した例について、図33乃至図38(製造方法を説明するための断面図)を用いて説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having two types of field effect transistors and nonvolatile memory elements having different gate insulating film thicknesses will be described with reference to FIGS. This will be described using a cross-sectional view).

まず、図33は、p型半導体基板91の主面の素子分離領域に溝94及びこの溝94内に埋込絶縁膜95を形成して素子形成領域間を絶縁分離し、その後、p型半導体基板91の主面の第1の素子形成領域にディープn型ウエル領域96を形成し、その後、p型半導体基板91の主面の第1及び第3の素子形成領域にp型ウエル領域97を形成し、その後、p型半導体基板91の主面の第2の素子形成領域にn型ウエル領域98を形成し、その後、熱酸化処理を施して前記第1の素子形成領域上に不揮発性記憶素子のゲート絶縁膜(トンネル絶縁膜)99を形成した状態を示している。   First, in FIG. 33, a trench 94 is formed in an element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 91 and a buried insulating film 95 is formed in the trench 94 to insulate and isolate the element formation regions. A deep n-type well region 96 is formed in the first element formation region of the main surface of the substrate 91, and then a p-type well region 97 is formed in the first and third element formation regions of the main surface of the p-type semiconductor substrate 91. After that, an n-type well region 98 is formed in a second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 91, and then a thermal oxidation process is performed to store nonvolatile memory on the first element formation region. A state in which a gate insulating film (tunnel insulating film) 99 of the element is formed is shown.

次に、前記素子形成領域上を含むp型半導体基板91上の全面に50[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜からなる浮遊ゲート材100を化学気相成長法で形成し、その後、前記第1の素子形成領域上を覆い、第2及び第3の素子形成領域上が開口されたフォトレジスト膜からなるマスクM90を形成し、その後、マスクM90を用いて前記浮遊ゲート材100にエッチングを施し、その後、前記第2及び第3の素子形成領域上のゲート絶縁膜99をウエットエッチング法で除去する。ここまでの工程を図34に示す。 Next, a floating layer made of a polycrystalline silicon film having a thickness of about 50 [nm] and an impurity concentration of about 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ] on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 91 including the element formation region. A gate material 100 is formed by a chemical vapor deposition method, and then a mask M90 made of a photoresist film covering the first element formation region and having openings on the second and third element formation regions is formed. Thereafter, the floating gate material 100 is etched using the mask M90, and then the gate insulating film 99 on the second and third element formation regions is removed by a wet etching method. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM90をアッシングして除去した後、熱酸化処理を施して前記第2及び第3の素子形成領域上に厚さ4[nm]の熱酸化膜101を形成し、その後、前記熱酸化膜101上を含むp型半導体基板91上の全面に化学気相成長法で厚さ16[nm]の酸化珪素膜からなる堆積膜(層間絶縁膜)102を形成する。この工程において、第2の素子形成領域上に熱酸化膜101及び堆積膜102からなるゲート絶縁膜103が形成されると共に、浮遊ゲート材100上に堆積膜102からなる層間絶縁膜が形成される。   Next, after removing the mask M90 by ashing, a thermal oxidation process is performed to form a thermal oxide film 101 having a thickness of 4 [nm] on the second and third element formation regions. A deposited film (interlayer insulating film) 102 made of a silicon oxide film having a thickness of 16 [nm] is formed on the entire surface of the p-type semiconductor substrate 91 including the thermal oxide film 101 by chemical vapor deposition. In this step, the gate insulating film 103 made of the thermal oxide film 101 and the deposited film 102 is formed on the second element formation region, and the interlayer insulating film made of the deposited film 102 is formed on the floating gate material 100. .

次に、前記第1及び第2の素子形成領域上を覆い、第3の素子形成領域上が開口されたフォトレジスト膜からなるマスクM91を形成し、その後、前記第3の素子形成領域上の堆積膜102及び熱酸化膜101をウエットエッチング法で除去する。この工程において、埋込絶縁膜95は堆積膜102で覆われているので、堆積膜102が除去されるまで埋込絶縁膜95はエッチングされない。マスクM91は、例えば、その端部が埋込絶縁膜95上に位置するように形成される。ここまでの工程を図35に示す。   Next, a mask M91 made of a photoresist film covering the first and second element formation regions and having an opening on the third element formation region is formed, and then, on the third element formation region The deposited film 102 and the thermal oxide film 101 are removed by a wet etching method. In this step, since the buried insulating film 95 is covered with the deposited film 102, the buried insulating film 95 is not etched until the deposited film 102 is removed. For example, the mask M91 is formed so that the end thereof is positioned on the buried insulating film 95. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM91をアッシングして除去した後、熱酸化処理を施して前記第3の素子形成領域上に厚さ5[nm]の熱酸化膜からなるゲート絶縁膜104を形成し、その後、前記ゲート絶縁膜103上及びゲート絶縁膜104上を含むp型半導体基板91上の全面に200[nm]程度の厚さ及び4×1020[atoms/cm]程度の不純物濃度の多結晶珪素膜105を化学気相成長法で形成し、その後、前記多結晶珪素膜上の全面に50[nm]程度の厚さの酸化珪素膜106を化学気相成長法で形成する。ここまでの工程を図36に示す。 Next, after removing the mask M91 by ashing, a thermal oxidation process is performed to form a gate insulating film 104 made of a thermal oxide film having a thickness of 5 nm on the third element formation region. Polycrystal having a thickness of about 200 [nm] and an impurity concentration of about 4 × 10 20 [atoms / cm 3 ] over the entire surface of the p-type semiconductor substrate 91 including the gate insulating film 103 and the gate insulating film 104. A silicon film 105 is formed by chemical vapor deposition, and then a silicon oxide film 106 having a thickness of about 50 [nm] is formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film by chemical vapor deposition. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記酸化珪素膜106、多結晶珪素膜105の夫々にパターンニングを施して、層間絶縁膜(堆積膜102)上に制御ゲート電極107を形成すると共に、ゲート絶縁膜103上及びゲート絶縁膜104上にゲート電極108を形成し、その後、前記第2及び第3の素子形成領域上を覆い、第1の素子形成領域上が開口されたフォトレジスト膜からなるマスクM92を形成する。ここまでの工程を図37に示す。   Next, the silicon oxide film 106 and the polycrystalline silicon film 105 are patterned to form a control gate electrode 107 on the interlayer insulating film (deposited film 102), and on the gate insulating film 103 and the gate insulating film. A gate electrode 108 is formed on the film 104, and then a mask M92 made of a photoresist film covering the second and third element formation regions and having an opening on the first element formation region is formed. The steps so far are shown in FIG.

次に、前記マスクM92をエッチングマスクとして使用し、前記堆積膜102、浮遊ゲート材100の夫々に順次パターンニングを施して浮遊ゲート電極109を形成する。   Next, using the mask M92 as an etching mask, the deposited film 102 and the floating gate material 100 are sequentially patterned to form the floating gate electrode 109.

次に、前記第1の素子形成領域に不純物をイオン打込み法で選択的に導入してソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域110を形成する。この工程において、不揮発性記憶素子QF2が形成される。この後、前記ゲート電極108の側面、不揮発性記憶素子QF2の電極側面の夫々に厚さ80[nm]の窒化膜からなるサイドウォールスペーサ111を形成する。   Next, an impurity is selectively introduced into the first element formation region by an ion implantation method to form a pair of n-type semiconductor regions 110 which are a source region and a drain region. In this step, the nonvolatile memory element QF2 is formed. Thereafter, sidewall spacers 111 made of a nitride film having a thickness of 80 [nm] are formed on the side surfaces of the gate electrode 108 and the electrode side surfaces of the nonvolatile memory element QF2.

次に、前記第2の素子形成領域に不純物をイオン打込み法で選択的に導入して一対のp型半導体領域112を形成することにより、電界効果トランジスタQ8が形成される。   Next, an impurity is selectively introduced into the second element formation region by ion implantation to form a pair of p-type semiconductor regions 112, thereby forming a field effect transistor Q8.

次に、前記第3の素子形成領域に不純物をイオン打込み法で選択的に導入して一対のn型半導体領域113を形成することにより、図38に示すように、電界効果トランジスタQ9が形成される。これにより、本実施形態の半導体集積回路装置の主要部が完成する。この後、層間絶縁膜、接続孔、金属配線の形成を行って本実施形態の製造工程を完了する。   Next, by selectively introducing impurities into the third element formation region by ion implantation to form a pair of n-type semiconductor regions 113, a field effect transistor Q9 is formed as shown in FIG. The Thereby, the main part of the semiconductor integrated circuit device of this embodiment is completed. Thereafter, the interlayer insulating film, the connection hole, and the metal wiring are formed to complete the manufacturing process of this embodiment.

本実施形態では、第3素子形成領域と埋込絶縁膜25との間の素子分離領域部の段差は10[nm]と従来技術での約3分の1に低減された。また、電界効果トランジスタQ8のゲート絶縁膜103と不揮発性記憶素子QF2の層間絶縁膜を同一の堆積膜で形成しても、正常なトランジスタ動作と信頼性の劣化のないメモリセル動作を実現できた。   In the present embodiment, the step in the element isolation region between the third element formation region and the buried insulating film 25 is 10 [nm], which is reduced to about one third of that in the prior art. Further, even when the gate insulating film 103 of the field effect transistor Q8 and the interlayer insulating film of the nonvolatile memory element QF2 are formed of the same deposited film, normal transistor operation and memory cell operation without deterioration in reliability can be realized. .

また、本実施形態では、電界効果トランジスタQ8のゲート絶縁膜103である堆積膜102と不揮発性記憶素子QF2の層間絶縁膜(堆積膜102)とを同一工程で形成したので、半導体集積回路装置の製造工程数を低減することができる。   In the present embodiment, since the deposited film 102 which is the gate insulating film 103 of the field effect transistor Q8 and the interlayer insulating film (deposited film 102) of the nonvolatile memory element QF2 are formed in the same process, the semiconductor integrated circuit device The number of manufacturing steps can be reduced.

(実施形態5)
本実施形態では、0.25ミクロン製造技術を用いたDRAM(半導体集積回路装置)に本発明を適用した例について説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a DRAM (semiconductor integrated circuit device) using a 0.25 micron manufacturing technique will be described.

図39は本発明の実施形態5であるDRAMの概略構成を示す断面図であり、1ビットの情報を記憶するメモリセル及び周辺回路を構成する電界効果トランジスタを示している。   FIG. 39 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a DRAM which is Embodiment 5 of the present invention, and shows a memory cell storing 1-bit information and a field effect transistor constituting a peripheral circuit.

図39に示すように、本実施形態のDRAMは、単結晶珪素からなるp型半導体基板121を主体とする構成になっている。   As shown in FIG. 39, the DRAM of this embodiment has a configuration mainly including a p-type semiconductor substrate 121 made of single crystal silicon.

前記p型半導体基板121には複数の素子形成領域が形成されている。複数の素子形成領域の夫々は、p型半導体基板121の主面の素子分離領域に形成された溝124及びこの溝124内に埋め込まれた埋込絶縁膜125によって周囲を規定され、互いに絶縁分離(電気的に分離)されている。p型半導体基板121のメモリセル部にはディープn型ウエル領域126及びp型ウエル領域127が形成され、p型半導体基板121の周辺回路部にはp型ウエル領域127が形成されている。   A plurality of element formation regions are formed on the p-type semiconductor substrate 121. Each of the plurality of element formation regions is defined by a groove 124 formed in the element isolation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 121 and a buried insulating film 125 embedded in the groove 124, and is insulated from each other. (Electrically separated). A deep n-type well region 126 and a p-type well region 127 are formed in the memory cell portion of the p-type semiconductor substrate 121, and a p-type well region 127 is formed in the peripheral circuit portion of the p-type semiconductor substrate 121.

1ビットの情報を記憶するメモリセルは、メモリセル選択用の電界効果トランジスタQ10と情報蓄積用の容量素子MCとの直列回路で構成され、ワード線WLとデータ線DLとが交差する領域に配置されている。   A memory cell for storing 1-bit information is composed of a series circuit of a field effect transistor Q10 for selecting a memory cell and a capacitor element MC for storing information, and is arranged in a region where the word line WL and the data line DL intersect. Has been.

電界効果トランジスタQ10は、p型半導体基板1の主面の第1の素子形成領域に構成されている。この電界効果トランジスタQ10は、nチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域127、ゲート絶縁膜130、ゲート電極132、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域133で構成されている。   The field effect transistor Q10 is configured in the first element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 1. The field effect transistor Q10 is composed of an n-channel MISFET and mainly includes a p-type well region 127 used as a channel formation region, a gate insulating film 130, a gate electrode 132, a pair of n regions that are a source region and a drain region. A type semiconductor region 133 is formed.

前記容量素子MCは電極140上に誘電体膜141、電極142の夫々を順次積層したスタック構造で構成されている。電極140は、層間絶縁膜138に埋め込まれた導電プラグ139及び層間絶縁膜135に埋め込まれた導電プラグ136を介して電界効果トランジスタQ10の一方のn型半導体領域133に電気的に接続されている。電界効果トランジスタQ10の他方のn型半導体領域133は、導電プラグ136を介してデータ線DLに電気的に接続されている。   The capacitive element MC has a stack structure in which a dielectric film 141 and an electrode 142 are sequentially stacked on the electrode 140. The electrode 140 is electrically connected to one n-type semiconductor region 133 of the field effect transistor Q10 via a conductive plug 139 embedded in the interlayer insulating film 138 and a conductive plug 136 embedded in the interlayer insulating film 135. . The other n-type semiconductor region 133 of the field effect transistor Q10 is electrically connected to the data line DL via the conductive plug 136.

周辺回路を構成する電界効果トランジスタQ11は、p型半導体基板121の主面の第2の素子形成領域に構成されている。この電界効果トランジスタQ11は、nチャネル型MISFETで構成され、主に、チャネル形成領域として使用されるp型ウエル領域127、ゲート絶縁膜131、ゲート電極132、ソース領域及びドレイン領域である一対のn型半導体領域134で構成されている。一対のn型半導体領域134の夫々には、層間絶縁膜135に埋め込まれた導電プラグ136を介して配線137の夫々が電気的に接続されている。   The field effect transistor Q11 constituting the peripheral circuit is configured in the second element formation region on the main surface of the p-type semiconductor substrate 121. The field effect transistor Q11 is composed of an n-channel MISFET and mainly includes a p-type well region 127 used as a channel formation region, a gate insulating film 131, a gate electrode 132, a pair of n regions that are a source region and a drain region. A type semiconductor region 134 is formed. Each of the wirings 137 is electrically connected to each of the pair of n-type semiconductor regions 134 through a conductive plug 136 embedded in the interlayer insulating film 135.

前記メモリセルの電界効果トランジスタQ10のゲート絶縁膜130は熱酸化膜128及び堆積膜129で形成されている。熱酸化膜128は2[nm]程度の厚さで形成され、堆積膜129は6[nm]程度の厚さで形成されている。前記周辺回路を構成する電界効果トランジスタQ11のゲート絶縁膜131は、厚さ4.5[nm]程度の熱酸化膜で形成されている。これらのゲート絶縁膜130、ゲート絶縁膜131の夫々は、前述の実施形態で示した製造方法で形成される。   The gate insulating film 130 of the field effect transistor Q10 of the memory cell is formed of a thermal oxide film 128 and a deposited film 129. The thermal oxide film 128 is formed with a thickness of about 2 [nm], and the deposited film 129 is formed with a thickness of about 6 [nm]. The gate insulating film 131 of the field effect transistor Q11 constituting the peripheral circuit is formed of a thermal oxide film having a thickness of about 4.5 [nm]. Each of the gate insulating film 130 and the gate insulating film 131 is formed by the manufacturing method described in the above embodiment.

本実施形態では、第2素子形成領域と埋込絶縁膜125との間の素子分離領域部の段差は4[nm]であった。メモリセルの電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を通常の熱酸化膜で形成した場合には、第2素子形成領域と埋込絶縁膜125との間の素子分離領域端部の段差が10[nm]であったことから、本発明により2分の1に低減された。これにより、低電圧用電界効果トランジスタQ11のゲート欠陥密度を従来の0.8ケ/cmから0.3ケ/cmへ大幅に低減でき、結果的に、メモリの製造歩留まりを20%向上することができた。また、低電圧用電界効果トランジスタQ11のゲート破壊耐圧も15%改善できた。本実施形態により、本発明のDRAMでの有効性が確認でき、その工業的影響は非常に大きいことが分かった。 In the present embodiment, the step in the element isolation region between the second element formation region and the buried insulating film 125 is 4 [nm]. When the gate insulating film of the field effect transistor of the memory cell is formed of a normal thermal oxide film, the step at the end of the element isolation region between the second element formation region and the buried insulating film 125 is 10 [nm]. Therefore, it was reduced to a half by the present invention. As a result, the gate defect density of the low-voltage field-effect transistor Q11 can be greatly reduced from the conventional 0.8 / cm 2 to 0.3 / cm 2 , resulting in a 20% improvement in the memory manufacturing yield. We were able to. Further, the gate breakdown voltage of the low voltage field effect transistor Q11 was also improved by 15%. According to this embodiment, the effectiveness of the DRAM of the present invention can be confirmed, and it has been found that the industrial influence is very large.

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

例えば、本発明は、ゲート絶縁膜の厚さが異なる四種類以上の電界効果トランジスタを有する半導体集積回路装置に適用できる。   For example, the present invention can be applied to a semiconductor integrated circuit device having four or more types of field effect transistors having different gate insulating film thicknesses.

本発明の実施形態1である半導体集積回路装置に搭載された二つの電界効果トランジスタの概略構成を示す模式的平面図である。1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of two field effect transistors mounted on a semiconductor integrated circuit device that is Embodiment 1 of the present invention. 図1に示すA−A線の位置で切った断面図である。It is sectional drawing cut in the position of the AA line shown in FIG. 図1に示すB−B線の位置で切った断面図である。It is sectional drawing cut in the position of the BB line shown in FIG. 図1に示すC−C線の位置で切った断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected in the position of CC line shown in FIG. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 本発明の実施形態2である半導体集積回路装置に搭載された三つの電界効果トランジスタの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the three field effect transistors mounted in the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 2 of this invention. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 本発明の実施形態3であるマイクロコンピュータ(半導体集積回路装置)の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the microcomputer (semiconductor integrated circuit device) which is Embodiment 3 of this invention. 前記マイクロコンピュータに搭載された三つの電界効果トランジスタの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the three field effect transistors mounted in the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 前記マイクロコンピュータの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said microcomputer. 本発明の実施形態4である半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device which is Embodiment 4 of this invention. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 前記半導体集積回路装置の製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the said semiconductor integrated circuit device. 本発明の実施形態5であるDRAM(半導体集積回路装置)の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of DRAM (semiconductor integrated circuit device) which is Embodiment 5 of this invention. 従来の技術を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the prior art. 従来の技術を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the prior art. 溝型素子分離におけるキャパシタの耐圧分布とLOCOS素子分離におけるキャパシタの耐圧分布とを比較した図である。It is the figure which compared the breakdown voltage distribution of the capacitor in trench type element isolation, and the breakdown voltage distribution of the capacitor in LOCOS element isolation. 溝型素子分離における電界効果トランジスタのサブシュレッシュ特性とLOCOS素子分離における電界効果トランジスタのサブシュレッシュ特性とを比較した図である。It is the figure which compared the subshesh characteristic of the field effect transistor in trench type element isolation, and the subshesh characteristic of the field effect transistor in LOCOS element isolation.

符号の説明Explanation of symbols

1…p型半導体基板、2…熱酸化珪素膜、3…マスク、4…溝、5…埋込絶縁膜、6…p型ウエル領域、7…n型ウエル領域、8…熱酸化膜、9…堆積膜、10,11…ゲート絶縁膜、12…ゲート電極、13…酸化珪素膜、14,17…一対のp型半導体領域、15,18…一対のn型半導体領域、16…サイドウォールスペーサ、19…層間絶縁膜、20…配線、Q1,Q2…電界効果トランジスタ、21…p型半導体基板、22…熱酸化珪素膜、24…溝、25…埋込絶縁膜、26…p型ウエル領域、27,29…熱酸化膜、28,30…堆積膜、31,32,33…ゲート絶縁膜、34…ゲート電極、35…酸化珪素膜、36,37,38,40,41,42…一対のn型半導体領域、39…サイドウォールスペーサ、43…層間絶縁膜、44…配線、Q3,Q4,Q5…電界効果トランジスタ、51…p型半導体基板、52…熱酸化珪素膜、54…溝、55…埋込絶縁膜、56,58…n型ウエル領域、57…p型ウエル領域、59…ゲート絶縁膜、60…多結晶珪素膜、61…層間絶縁膜、62…熱酸化膜、63…堆積膜、64,65…ゲート絶縁膜、66…制御ゲート電極、67…ダミー配線、68…ゲート電極、69…酸化珪素膜、70…浮遊ゲート電極、71,73,76…一対のn型半導体領域、72,75…一対のp型半導体領域、74…サイドウォールスペーサ、80…マイクロコンピュータ、81…プロセッサユニット、82…クロック発振器、83…データ入出回路ユニット、84…RAMユニット、85…ROMユニット、86…電源部、87…入出データバス、QF1…不揮発性記憶素子、Q6,Q7…電界効果トランジスタ、91…p型半導体基板、QF2…不揮発性記憶素子、Q8,Q9…電界効果トランジスタ、121…p型半導体基板、Q10,Q11…電界効果トランジスタ、C…容量素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P-type semiconductor substrate, 2 ... Thermal silicon oxide film, 3 ... Mask, 4 ... Groove, 5 ... Embedded insulating film, 6 ... P-type well region, 7 ... N-type well region, 8 ... Thermal oxide film, 9 ... Deposited film, 10, 11 ... Gate insulating film, 12 ... Gate electrode, 13 ... Silicon oxide film, 14, 17 ... Pair of p-type semiconductor regions, 15, 18 ... Pair of n-type semiconductor regions, 16 ... Side wall spacers , 19 ... interlayer insulating film, 20 ... wiring, Q1, Q2 ... field effect transistor, 21 ... p-type semiconductor substrate, 22 ... thermal silicon oxide film, 24 ... groove, 25 ... buried insulating film, 26 ... p-type well region 27, 29 ... thermal oxide film, 28, 30 ... deposited film, 31, 32, 33 ... gate insulating film, 34 ... gate electrode, 35 ... silicon oxide film, 36, 37, 38, 40, 41, 42 ... pair. N-type semiconductor region, 39 ... sidewall spacer, 43 ... interlayer break Film 44, wiring, Q3, Q4, Q5 ... field effect transistor, 51 ... p-type semiconductor substrate, 52 ... thermal oxide film, 54 ... groove, 55 ... buried insulating film, 56, 58 ... n-type well region, 57 ... p-type well region, 59 ... gate insulating film, 60 ... polycrystalline silicon film, 61 ... interlayer insulating film, 62 ... thermal oxide film, 63 ... deposited film, 64,65 ... gate insulating film, 66 ... control gate electrode , 67 ... dummy wiring, 68 ... gate electrode, 69 ... silicon oxide film, 70 ... floating gate electrode, 71, 73, 76 ... pair of n-type semiconductor regions, 72, 75 ... pair of p-type semiconductor regions, 74 ... side Wall spacer, 80 ... microcomputer, 81 ... processor unit, 82 ... clock oscillator, 83 ... data input / output circuit unit, 84 ... RAM unit, 85 ... ROM unit, 86 ... power supply unit, 87 ... input Data bus, QF1... Nonvolatile memory element, Q6, Q7... Field effect transistor, 91... P-type semiconductor substrate, QF2. ... field effect transistor, C ... capacitor element.

Claims (10)

半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、
前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、
(a)前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々を分離するため、前記半導体基板の主面の素子分離領域に溝を形成し、前記溝内を含む前記半導体基板の主面上に気相成長法によって絶縁膜を堆積し、前記堆積した絶縁膜を研磨することによって前記溝内に埋込絶縁膜を形成する工程と、
(b)前記半導体基板の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成する工程と、
(c)前記第1の素子形成領域及び前記第2の素子形成領域の前記熱酸化膜上を含む前記半導体基板の主面上に、前記熱酸化膜よりも厚い膜厚の堆積膜を気相成長法によって形成する工程と、
(d)前記第2の素子形成領域とその周囲の前記埋込絶縁膜上の領域を露出させるマスクを用いたエッチングにより、前記第2の素子形成領域上の前記堆積膜及び熱酸化膜を除去する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成して、前記第2の素子形成領域上に前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(f)前記工程(e)の後、前記第2の素子形成領域の前記熱酸化膜上を含む前記半導体基板の主面上に、前記熱酸化膜よりも厚い膜厚の堆積膜を気相成長法によって形成する工程と、
を有し、
前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は前記第1の素子形成領域上の熱酸化膜及び前記堆積膜を有し、
前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は前記第2の素子形成領域上の熱酸化膜及び前記堆積膜を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region of a main surface of a semiconductor substrate;
A semiconductor integrated circuit having a second field effect transistor having a gate insulating film formed on the second element formation region of the main surface of the semiconductor substrate with a thickness smaller than that of the gate insulating film of the first field effect transistor; A circuit device manufacturing method comprising:
(A) A trench is formed in an element isolation region on a main surface of the semiconductor substrate to isolate each of the first element formation region and the second element formation region, and the semiconductor substrate including the inside of the trench Depositing an insulating film on the main surface by vapor deposition, and forming the buried insulating film in the trench by polishing the deposited insulating film;
(B) forming a thermal oxide film on the first element formation region and the second element formation region of the semiconductor substrate;
(C) A deposited film having a thickness larger than that of the thermal oxide film is formed on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxide film in the first element formation region and the second element formation region. Forming by a growth method;
(D) The deposited film and the thermal oxide film on the second element formation region are removed by etching using a mask that exposes the second element formation region and the surrounding region on the buried insulating film. And a process of
(E) After the step (d), a thermal oxide film is formed on the second element formation region, and a gate insulating film of the second field effect transistor is formed on the second element formation region. And a process of
(F) After the step (e), a deposited film having a thickness larger than that of the thermal oxide film is deposited on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxide film in the second element formation region. Forming by a growth method;
Have
A gate insulating film of the first field effect transistor includes a thermal oxide film and the deposited film on the first element formation region;
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a gate insulating film of the second field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film on the second element formation region.
半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、
前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置の製造方法であって、
(a)前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々を分離するため、前記半導体基板の主面の素子分離領域に溝を形成し、前記溝内を含む前記半導体基板の主面上に気相成長法によって絶縁膜を堆積し、前記堆積した絶縁膜を研磨することによって前記溝内に埋込絶縁膜を形成する工程と、
(b)前記半導体基板の第1の素子形成領域上及び第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成する工程と、
(c)前記第1の素子形成領域及び前記第2の素子形成領域の前記熱酸化膜上を含む前記半導体基板の主面上に、前記熱酸化膜よりも厚い膜厚の堆積膜を気相成長法によって形成する工程と、
(d)前記第2の素子形成領域とその周囲の前記埋込絶縁膜上の領域を露出させるマスクを用いたエッチングにより、前記第2の素子形成領域上の前記堆積膜及び前記熱酸化膜を除去する工程と、
(e)前記工程(d)の後、前記第2の素子形成領域上に、前記第1の素子形成領域の熱酸化膜よりも薄い膜厚を有する熱酸化膜を形成して、前記第2の素子形成領域上に前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜を形成する工程と、
(f)前記工程(e)の後、前記第2の素子形成領域の前記熱酸化膜上を含む前記半導体基板の主面上に、前記熱酸化膜よりも厚い膜厚の堆積膜を気相成長法によって形成する工程と、
を有し、
前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は前記第1の素子形成領域上の熱酸化膜及び前記堆積膜を有し、
前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は前記第2の素子形成領域上の熱酸化膜及び前記堆積膜を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region of a main surface of a semiconductor substrate;
A semiconductor integrated circuit having a second field effect transistor having a gate insulating film formed on the second element formation region of the main surface of the semiconductor substrate with a thickness smaller than that of the gate insulating film of the first field effect transistor; A circuit device manufacturing method comprising:
(A) A trench is formed in an element isolation region on a main surface of the semiconductor substrate to isolate each of the first element formation region and the second element formation region, and the semiconductor substrate including the inside of the trench Depositing an insulating film on the main surface by vapor deposition, and forming the buried insulating film in the trench by polishing the deposited insulating film;
(B) forming a thermal oxide film on the first element formation region and the second element formation region of the semiconductor substrate;
(C) A deposited film having a thickness larger than that of the thermal oxide film is formed on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxide film in the first element formation region and the second element formation region. Forming by a growth method;
(D) The deposited film and the thermal oxide film on the second element formation region are etched by etching using a mask that exposes the second element formation region and the surrounding region on the buried insulating film. Removing, and
(E) After the step (d), a thermal oxide film having a thickness smaller than the thermal oxide film in the first element formation region is formed on the second element formation region, and the second element formation region is formed. Forming a gate insulating film of the second field-effect transistor on the element formation region;
(F) After the step (e), a deposited film having a thickness larger than that of the thermal oxide film is deposited on the main surface of the semiconductor substrate including the thermal oxide film in the second element formation region. Forming by a growth method;
Have
A gate insulating film of the first field effect transistor includes a thermal oxide film and the deposited film on the first element formation region;
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein a gate insulating film of the second field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film on the second element formation region.
請求項1または2に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第2の電界効果トランジスタの動作電位は、前記第1の電界効果トランジスタの動作電位より低いことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2,
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein an operating potential of the second field effect transistor is lower than an operating potential of the first field effect transistor.
請求項1または2に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、
前記第2の素子形成領域上に熱酸化膜を形成した後、窒化処理を施す工程と、
前記窒化処理工程の後、前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成し、前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程とを有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor integrated circuit device according to claim 1 or 2,
Forming a thermal oxide film on the second element formation region and then performing a nitriding treatment;
After the nitriding step, forming a gate electrode on the gate insulating film of the first field effect transistor and forming a gate electrode on the gate insulating film of the second field effect transistor. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、
前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置において、
前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々は、前記半導体基板の主面の素子分離領域に形成された溝及びこの溝内に埋め込まれた埋込絶縁膜によって絶縁分離され、
前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜及び堆積膜を有し、かつ前記第1の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第1の電界効果トランジスタの堆積膜よりも薄く構成され、
前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜を有し、かつ前記第1の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第2の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚よりも薄く構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region of a main surface of a semiconductor substrate;
A semiconductor integrated circuit having a second field effect transistor having a gate insulating film formed on the second element formation region of the main surface of the semiconductor substrate with a thickness smaller than that of the gate insulating film of the first field effect transistor; In the circuit device,
Each of the first element formation region and the second element formation region is insulated and isolated by a groove formed in an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate and a buried insulating film embedded in the groove. ,
The gate insulating film of the first field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film, and the thickness of the thermal oxide film of the first field effect transistor is the deposited film of the first field effect transistor. Composed thinner than
The gate insulating film of the second field effect transistor has a thermal oxide film, and the thickness of the thermal oxide film of the first field effect transistor is the film of the thermal oxide film of the second field effect transistor. A semiconductor integrated circuit device characterized by being configured to be thinner than the thickness.
半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、
前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置において、
前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々は、前記半導体基板の主面の素子分離領域に形成された溝及びこの溝内に埋め込まれた埋込絶縁膜によって絶縁分離され、
前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜及び堆積膜を有し、かつ前記第1の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第1の電界効果トランジスタの堆積膜よりも薄く構成され、
前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜と、前記熱酸化膜上に形成された堆積膜とを有し、かつ前記第2の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第2の電界効果トランジスタの堆積膜の膜厚よりも薄く構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region of a main surface of a semiconductor substrate;
A semiconductor integrated circuit having a second field effect transistor having a gate insulating film formed on the second element formation region of the main surface of the semiconductor substrate with a thickness smaller than that of the gate insulating film of the first field effect transistor; In the circuit device,
Each of the first element formation region and the second element formation region is insulated and isolated by a groove formed in an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate and a buried insulating film embedded in the groove. ,
The gate insulating film of the first field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film, and the thickness of the thermal oxide film of the first field effect transistor is the deposited film of the first field effect transistor. Composed thinner than
The gate insulating film of the second field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film formed on the thermal oxide film, and the film thickness of the thermal oxide film of the second field effect transistor is A semiconductor integrated circuit device, wherein the second field effect transistor is configured to be thinner than the deposited film.
半導体基板の主面の第1の素子形成領域上にゲート絶縁膜が形成される第1の電界効果トランジスタと、
前記半導体基板の主面の第2の素子形成領域上に前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜よりも薄い厚さでゲート絶縁膜が形成される第2の電界効果トランジスタとを有する半導体集積回路装置において、
前記第1の素子形成領域、前記第2の素子形成領域の夫々は、前記半導体基板の主面の素子分離領域に形成された溝及びこの溝内に埋め込まれた埋込絶縁膜によって絶縁分離され、
前記第1の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜及び堆積膜を有し、かつ前記第1の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第1の電界効果トランジスタの堆積膜よりも薄く構成され、
前記第2の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜と、前記熱酸化膜上に形成された堆積膜とを有し、かつ前記第2の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第2の電界効果トランジスタの堆積膜の膜厚よりも薄く構成され、
前記第1の電界効果トランジスタの堆積膜の膜厚は、前記第2の電界効果トランジスタの堆積膜の膜厚よりも厚く構成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
A first field effect transistor in which a gate insulating film is formed on a first element formation region of a main surface of a semiconductor substrate;
A semiconductor integrated circuit having a second field effect transistor having a gate insulating film formed on the second element formation region of the main surface of the semiconductor substrate with a thickness smaller than that of the gate insulating film of the first field effect transistor; In the circuit device,
Each of the first element formation region and the second element formation region is insulated and isolated by a groove formed in an element isolation region on the main surface of the semiconductor substrate and a buried insulating film embedded in the groove. ,
The gate insulating film of the first field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film, and the thickness of the thermal oxide film of the first field effect transistor is the deposited film of the first field effect transistor. Composed thinner than
The gate insulating film of the second field effect transistor has a thermal oxide film and a deposited film formed on the thermal oxide film, and the film thickness of the thermal oxide film of the second field effect transistor is , Being configured to be thinner than the film thickness of the deposited film of the second field effect transistor,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein a film thickness of the deposited film of the first field effect transistor is thicker than a film thickness of the deposited film of the second field effect transistor.
請求項5乃至請求項7のうち何れか一項に記載の半導体集積回路装置において、
前記第2の電界効果トランジスタの動作電位は、前記第1の電界効果トランジスタの動作電位より低いことを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 5 to 7,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein an operating potential of the second field effect transistor is lower than an operating potential of the first field effect transistor.
請求項5乃至請求項7のうち何れか一項に記載の半導体集積回路装置において、
前記半導体基板の主面の第3の素子形成領域上に第3の電界効果トランジスタが形成され、
前記第3の電界効果トランジスタのゲート絶縁膜は、熱酸化膜を有し、かつ前記第3の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚は、前記第2の電界効果トランジスタの熱酸化膜の膜厚よりも薄く構成されることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 5 to 7,
A third field effect transistor is formed on the third element formation region of the main surface of the semiconductor substrate;
The gate insulating film of the third field effect transistor has a thermal oxide film, and the thickness of the thermal oxide film of the third field effect transistor is the film of the thermal oxide film of the second field effect transistor. A semiconductor integrated circuit device characterized by being configured to be thinner than a thickness.
請求項5乃至請求項7のうち何れか一項に記載の半導体集積回路装置において、
前記第2の電界効果トランジスタの熱酸化膜は、窒化処理が施された熱酸化膜で構成されることを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 5 to 7,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the thermal oxide film of the second field effect transistor is composed of a thermal oxide film subjected to nitriding treatment.
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